KR101645712B1 - 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그 - Google Patents

클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서로 다른 재질의 부재를 상호 마찰교반용접하기에 적합한 새로운 구조의 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그에 관한 것이다.
본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그는 지지패널(10)과, 상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상기 지지패널(10)에 고정되며 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와, 상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)가 구비되어, 상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 견고하게 고정하여, 마찰교반용접작업중에 제1 및 제2 부재(1,2)가 비틀리게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그{jig for FSW or FSJ}
본 발명은 서로 다른 재질의 부재를 상호 마찰교반용접하기에 적합한 새로운 구조의 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 부품으로 사용되는 부재를 상호 용접고정하는 방법으로는 열을 이용하여 부재를 상호 용융시켜 용접하는 열용접방법이 주로 이용되었다.
그런데, 이러한 열용접방법은 고온의 열을 이용하여 부재를 상호 용접함으로, 용접시 잔류응력이나 열변형이 발생되는 등의 문제점이 발생되었다.
따라서, 최근에는 고온의 열을 이용하지 않고 2개의 부재를 상호 용접결합할 수 있는 마찰교반용접방법(FSW, FSJ}이 개발되어 널리 사용되고 있다.
이러한 마찰교반용접방법은 상호 용접할 2개의 부재를 상호 맞대거나 적층한 상태에서, 상기 부재가 상호 맞대지거나 적층된 부위에 별도의 공구를 고압으로 밀착시킨 후, 공구를 고속으로 회전시켜 2개의 부재가 상호 혼합되어 용접고정되도록 하는 것이다.
이러한 마찰교반용접방법은 특허등록 10-0725217호나, 등록특허 10-0815654호를 비롯한 다수의 선행문건에 자세히 나타나 있음으로, 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
한편, 이러한 마찰교반용접방법에 따르면, 알루미늄과 철과 같이, 종래의 방법으로 상호 용접하기 어려운 부재를 효과적으로 용접할 수 있음으로, 자동차 부품의 용접에 이러한 마찰교반용접방법을 적용하는 연구가 광범위하게 진행되고 있다.
예를 들어, 차량의 프레임은 도 1에 도시한 바와 같이, 상호 교차되도록 배치되는 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 용접하여 강도가 높은 구조물을 이루도록 하는 것이 일반적이다.
이때, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)는 금속판을 프레스가공하여, 각각 바닥판(1a,2a)과, 상기 바닥판(1a,2a)의 양측에서 상측으로 연장된 측판(1b,2b)과, 상기 측판(1b,2b)의 상단에서 측방향으로 연장된 연장부(1c,2c)를 갖도록 구성되며, 상기 제1 부재(1)의 측판(1b)에는 상기 제1 부재(1)에 대응되는 형태의 오목부(1d)가 형성된다.
따라서, 상기 제1 부재(1)의 오목부(1d)에 상기 제2 부재(2)를 삽입하면, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)의 연장부(1c,2c)가 상호 밀착되며, 상기 연장부(1c,2c)가 상호 밀착된 부위를 마찰교반용접함으로써, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 상호 용접결합되도록 할 수 있다.
그런데, 마찰교반용접방법을 이용하여 상기 연장부(1c,2c)를 상호 용접결합하기 위해서는, 공구를 상호 밀착된 연장부(1c,2c)의 상면에 고압으로 밀착시킨 후, 공구를 회전시켜야 하는데, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 금속판을 프레스가공하여 구성되는데, 상기 연장부(1c,2c) 뿐 아니라, 제1 및 제2 부재(1,2) 전체가 비틀리게 되는 문제점이 발생되었다.
이러한 문제점은 전술한 자동차 부품에 한정되지 않고, 얇은 금속판으로 제작된 2개의 부재를 상호 교차되도록 배치한 후 마찰교반용접할 때 항상 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두께가 얇고 길이가 긴 패널형태의 부재를 견고하게 고정할 수 있도록 된 새로운 구조의 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상호 교차되도록 배치되는 제1 및 제2 부재(1,2)를 지지하여 마찰교반용접할 수 있도록 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그로서, 지지패널(10)과, 상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상기 지지패널(10)에 고정되며 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와, 상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입 고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)를 포함하여, 상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 지지대(20)의 둘레부에 구비되어 상기 고정홈(21)에 결합된 상태로 상호 용접결합된 제1 및 제2 부재(1,2)를 상측으로 밀어 이탈시키는 이젝터(40)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이젝터(40)는 상기 지지대(20)의 일측에 피스톤로드(41a)가 상측을 향하도록 구비된 실린더기구(41)와, 상기 제1 또는 제2 부재(1,2)가 삽입되는 삽입부(42a)가 상면에 오목하게 형성되며 상기 피스톤로드(41a)의 상단에 승강가능하게 결합된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a) 바닥면에 구비된 전자석(43)과, 상기 승강블록(42)에 연결되어 승강블록(42)을 하측으로 가압하는 탄성부재(44)와, 상기 승강블록(42)에 구비되어 상기 피스톤로드(41a)가 정지된 상태에서 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨지는 것을 감지하는 상승감지수단(45)과, 상기 상승감지수단(45)의 신호를 감지하여 상기 전자석(43)의 작동을 제어하는 제어유닛(46)을 포함하는 것을 특징으로 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 지지대(20)는, 상기 지지패널(10)의 상면에 고정결합되며 상면 중앙부에는 상측으로 연장된 지지봉체(23a)가 구비된 고정부(23)와, 상기 지지봉체(23a)에 승강가능하게 결합되는 결합공(24a)이 하측면에 오목하게 형성된 승강부(24)를 포함하고, 상기 결합공(24a)의 내측에는 상기 지지봉체(23a)의 상면에 걸리는 전단편(24b)이 구비되어, 상기 승강부(24)에 과도한 하중이 가해질 경우, 상기 전단편(24b)이 전단되면서 상기 승강부(24)가 하강되는 것을 특징으로 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그가 제공된다.
본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그는 지지패널(10)과, 상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상기 지지패널(10)에 고정되며 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와, 상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)가 구비되어, 상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 견고하게 고정하여, 마찰교반용접작업중에 제1 및 제2 부재(1,2)가 비틀리게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적으로 사용되는 제1 및 제2 부재의 형태를 도시한 참고도,
도 2는 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그를 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그에 제1 및 제2 부재를 결합한 상태를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 지지대와 제1 및 제2 부재를 도시한 사시도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 클램프를 도시한 참고도,
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 이젝터를 도시한 측단면도,
도 11은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 이젝터를 도시한 회로구성도,
도 12 내지 도 15는 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 이젝터의 작용을 설명하기 위한 참고도,
도 16은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 제2 실시에를 도시한 측단면도,
도 17 및 도 18은 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그의 제2 실시예의 작용을 설명하기 위한 참고도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 15는 본 발명에 따른 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그를 도시한 것으로, 상호 교차되도록 배치되는 제1 및 제2 부재(1,2)를 지지하여 마찰교반용접할 수 있도록 하기 위한 것이다.
이때, 제1 및 제2 부재(1,2)는 금속판을 프레스가공하여, 각각 바닥판(1a,2a)과, 상기 바닥판(1a,2a)의 양측에서 상측으로 연장된 측판(1b,2b)과, 상기 측판(1b,2b)의 상단에서 측방향으로 연장된 연장부(1c,2c)를 갖도록 구성되며, 상기 제1 부재(1)의 측판(1b)에는 상기 제2 부재(2)에 대응되는 형태의 오목부(1d)가 형성된다.
따라서, 상기 제1 부재(1)의 오목부(1d)에 상기 제2 부재(2)를 삽입하면, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)의 연장부(1c,2c)가 상호 밀착되며, 상기 연장부(1c,2c)가 상호 밀착된 부위를 마찰교반용접함으로써, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 상호 용접결합되도록 할 수 있다.
이때, 상기 제1 부재(1)는 일반적인 자성체인 강철재질로 구성되며, 상기 제2 부재(2)는 알루미늄재질로 구성된다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그는, 지지패널(10)과, 상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와, 상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)와, 상기 지지대(20)의 둘레부에 구비되어 상기 고정홈(21)에 결합된 상태로 상호 용접결합된 제1 및 제2 부재(1,2)를 상측으로 밀어 이탈시키는 이젝터(40)로 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 지지패널(10)은 강도가 높은 금속재질로 구성된다.
상기 지지대(20)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상하방향으로 연장된 사각형의 바형태로 구성되며, 상기 고정홈(21)은 상기 지지대(20) 상면의 각 모퉁이부분에서 상측으로 연장된 돌출부(22)에 의해 오목하게 형성된다.
상기 고정홈(21)은 상기 제1 부재(1)를 고정홈(21)에 결합하였을 때, 상기 제1 부재(1)의 하측면이 상기 고정홈(21)의 바닥면에 밀착되어 지지되도록 구성된다.
상기 클램프(30)는 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 지지패널(10)에서 상측으로 연장되도록 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입된 제1 또는 제2 부재(1,2)의 연장부(1c,2c) 하측면을 지지하는 지지부재(31)와, 상기 지지부재(31)에 상하방향으로 회동가능하게 결합되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입된 제1 또는 제2 부재(1,2)의 연장부(1c,2c) 상면을 가압하는 가압바(32)와, 상기 지지부재(31)에 구비된 브라켓(33)에 결합되며 상기 가압바(32)의 후단에 연결되어 상기 가압바(32)가 상하방향으로 회동되도록 하는 액츄에이터(34)로 구성된다.
상기 액츄에이터(34)는 일반적인 유압실린더를 이용한다.
따라서, 6에 도시한 바와 같이, 상기 고정홈(21)에 제1 또는 제2 부재(1,2)를 삽입한 후, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 액츄에이터(34)를 구동시켜 상기 가압바(32)가 회동되도록 하면, 상기 가압바(32)가 상기 제1 또는 제2 부재(1,2)의 연장부(1c,2c)를 상기 지지부재(31)의 상면에 가압하여 제1 또는 제2 지지부재(31)가 움직이지 않도록 고정된다.
이때, 상기 클램프(30)는 복수개로 구성되며, 상기 지지패널(10)에 적절히 위치되어, 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 삽입고정한 후, 클램프(30)를 작동시켜 제1 및 제2 부재(1,2)가 움직이지 않도록 고정한다.
상기 이젝터(40)는 도 8 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 지지대(20)의 일측에 피스톤로드(41a)가 상측을 향하도록 구비된 실린더기구(41)와, 상기 제2 부재(2)가 삽입되는 삽입부(42a)가 상면에 오목하게 형성되며 상기 피스톤로드(41a)의 상단에 승강가능하게 결합된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a) 바닥면에 구비된 전자석(43)과, 상기 승강블록(42)에 연결되어 승강블록(42)을 하측으로 가압하는 탄성부재(44)와, 상기 피스톤로드(41a) 또는 승강블록(42)에 구비되어 상기 피스톤로드(41a)가 정지된 상태에서 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨지는 것을 감지하는 상승감지수단(45)과, 상기 상승감지수단(45)의 신호를 감지하여 상기 전자석(43)의 작동을 제어하는 제어유닛(46)으로 구성된다.
상기 실린더기구(41)는 일반적인 유압실린더를 이용하는 것으로, 상기 지지대(20)의 둘레면에 구비된 브라켓(25)에 고정되어, 신축에 따라 상기 승강블록(42)을 승강시키는 기능을 한다.
상기 승강블록(42)은 상기 지지대(20)의 둘레면 중에서 상기 제1 부재(1)의 양단이 돌출되는 쪽의 양면에 구비되어, 상기 삽입부(42a)에 상기 제1 부재(1)가 삽입될 수 있도록 구성된 것으로, 하측면에는 상기 실린더기구(41)의 피스톤로드(41a) 상단에 승강가능하게 결합되는 지지관(42b)이 하측으로 연장된다.
상기 지지관(42b)은 내경이 상기 피스톤로드(41a)의 외경에 대응되도록 구성되어, 상기 피스톤로드(41a)의 상단 외측에 승강가능하게 결합되는 것으로, 상기 피스톤로드(41a)의 상단과 상기 지지관(42b)의 하단에는 상호 대응되는 걸림턱(41b,42c)이 형성되어, 상기 승강블록(42)이 상승되면 상기 걸림턱(41b,42c)이 상호 맞물려 상기 지지관(42b)이 상기 피스톤로드(41a)의 상단에서 이탈되지 않도록 구성된다.
이때, 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a)는 상기 제1 부재(1)의 둘레부에 비해 조금 크게 구성된다.
그리고, 상기 실린더기구(41)는 상기 삽입부(42a)의 바닥면이 상기 지지대(20)의 고정홈(21)의 바닥면과 동일한 높이를 유지하도록 상기 승강블록(42)을 하강시키고, 상기 삽입부(42a)의 바닥면이 상기 지지대(20)의 상단에 비해 상측에 위치되도록 상기 승강블록(42)을 상승시키도록 구성된다.
상기 전자석(43)은 상기 삽입부(42a)의 바닥면에 매입설치된다.
따라서, 상기 실린더기구(41)로 상기 승강블록(42)을 하강시킨 후, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 제1 부재(1)를 삽입하면, 상기 고정홈(21)의 양측으로 돌출된 제1 부재(1)의 바닥면이 상기 전자석(43)에 밀착된다.
상기 탄성부재(44)는 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 걸림턱(41b,42c)의 사이에 위치되도록 상기 피스톤로드(41a)의 상단 둘레부에 결합되어, 상기 승강블록(42)을 하측으로 가압한다.
상기 상승감지수단(45)은 상기 지지관(42b)의 내측에 위치되도록 승강블록(42)의 하측면에 구비된 리미트스위치를 이용하는 것으로, 하측으로 푸쉬버튼(45a)이 연장되어, 상기 승강블록(42)이 하강되면 상기 푸쉬버튼(45a)이 눌려 온되고, 상기 피스톤로드(41a)는 정지된 상태에서 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨지면 상기 푸쉬버튼(45a)이 하측으로 돌출되어 오프된다.
상기 제어유닛(46)은 상기 상승감지수단(45)의 신호를 수신하여, 상기 승강블록(42)이 하강되어 상기 상승감지수단(45)이 온되면 상기 전자석(43)을 온시키고, 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨져 상승감지수단(45)이 오프되면 상기 전자석(43)을 오프시키도록 구성된다.
이와 같이 구성된 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그를 이용하여 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 실린더기구(41)에 의해 상기 승강블록(42)이 하강된 상태에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 탄성부재(44)에 의해 상기 승강블록(42)이 상측으로 들어올려지지 않도록 가압되며, 이에 따라, 상기 승강블록(42)에 의해 상기 상승감지수단(45)의 푸쉬버튼(45a)이 눌려 온된 상태를 유지하고, 상기 제어유닛(46)은 상기 상승감지수단(45)의 신호를 감지하여 상기 전자석(43)이 온되도록 한다.
따라서, 도 12에 도기한 바와 같이, 작업자가 상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 삽입하면, 상기 제1 부재(1)의 양단이 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a)에 삽입되어 상기 전자석(43)에 부착고정된다.
그리고, 상기 클램프(30)가 작동되어 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 움직이지 않도록 고정한 상태에서, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 상호 마찰교반용접되면, 상기 클램프(30)의 고정이 해제되며, 클램프(30)의 고정이 해제된 후에는 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 이젝터(40)의 실린더기구(41)에 의해 상기 승강블록(42)이 상승되면서, 상기 제1 부재(1)를 상측으로 밀어 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 상기 고정홈(21)으로부터 이탈되도록 한다.
이때, 상기 전자석(43)은 온된 상태를 유지함으로, 제1 부재(1)는 상기 전자석(43)에 의해 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a)에 고정된 상태를 유지한다.
그리고, 작업자가 상기 승강블록(42)에 고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 승강블록(42)으로부터 분리하기 위해, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 부재(1,2)를 상측으로 당기면, 상기 제1 부재(1)와 함께 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨지게 되며, 이에 따라, 상기 상승감지수단(45)이 오프된다.
그리고, 상기 상승감지수단(45)이 오프되면, 상기 제어유닛(46)은 상기 전자석(43)을 오프시켜, 상기 제1 부재(1)의 고정을 해제시킴으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 상기 승강블록(42)에 고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 승강블록(42)으로부터 분리할 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 승강블록(42)으로부터 분리되면, 상기 승강블록(42)을 상측으로 당기는 힘이 사라지게 되며, 이에 따라, 상기 승강블록(42)은 상기 탄성부재(44)에 의해 다시 하강되고, 상기 상승감지수단(45)과 전자석(43)이 온된다.
그리고, 실린더기구(41)에 의해 상기 승강블록(42)이 원래의 위치로 하강된 후, 전술한 과정을 반복하여, 제1 및 제2 부재(1,2)를 마찰교반용접하는 작업을 반복할 수 있다.
이와 같이 구성된 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그는 지지패널(10)과, 상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상기 지지패널(10)에 고정되며 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와, 상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)가 구비되어, 상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있다.
따라서, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 견고하게 고정하여, 마찰교반용접작업중에 제1 및 제2 부재(1,2)가 비틀리게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 지지대(20)의 둘레면에는 이젝터(40)가 구비되어, 상기 고정홈(21)에 결합된 상태로 상호 용접결합된 제1 및 제2 부재(1,2)를 상측으로 밀어 이탈시킴으로, 제1 마찰교반용접이 완료된 제1 및 제2 부재(1,2)를 상기 고정홈(21)으로부터 분리하는 것이 매우 용이한 장점이 있다.
특히, 상기 이젝터(40)는 상기 지지대(20)의 일측에 피스톤로드(41a)가 상측을 향하도록 구비된 실린더기구(41)와, 상기 제1 또는 제2 부재(1,2)가 삽입되는 삽입부(42a)가 상면에 오목하게 형성되며 상기 피스톤로드(41a)의 상단에 승강가능하게 결합된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a) 바닥면에 구비된 전자석(43)과, 상기 승강블록(42)에 연결되어 승강블록(42)을 하측으로 가압하는 탄성부재(44)와, 상기 승강블록(42)에 구비되어 상기 피스톤로드(41a)가 정지된 상태에서 상기 승강블록(42)이 상측으로 당겨지는 것을 감지하는 상승감지수단(45)과, 상기 상승감지수단(45)의 신호를 감지하여 상기 전자석(43)의 작동을 제어하는 제어유닛(46)으로 구성된다.
따라서, 도 12에 도시한 바와 같이, 승강블록(42)이 하강된 상태에서, 상기 고정홈(21)에 결합된 제1 및 제2 부재(1,2)가 상기 전자석(43)에 의해 승강블록(42)에 고정된 상태를 유지함으로, 제1 및 제2 부재(1,2)가 상기 고정홈(21)에 더욱 견고하게 고정되도록 할 수 있을 뿐 아니라, 도 13에 도시한 바와 같이, 상기 승강블록(42)이 승강될 때 발생되는 진동이나 충격에 의해 제1 및 제2 부재(1,2)가 상기 승강블록(42)의 삽입부(42a)로부터 이탈되어 떨어지게 되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 승강블록(42)이 완전히 상승되어 작업자가 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 삽입부(42a)로부터 분리하기 위해, 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 부재(1,2)를 상측으로 당기면, 상기 제어유닛(46)이 상기 상승감지수단(45)의 신호를 감지하여 상기 전자석(43)을 오프시킴으로, 작업자가 별도로 상기 전자석(43)을 온오프시킬 필요가 없어서 사용이 더욱 편리한 장점이 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명에 따른 다른 실시에를 도시한 것으로, 상기 지지대(20)는, 상기 지지패널(10)의 상면에 고정결합되며 상면 중앙부에는 상측으로 연장된 지지봉체(23a)가 구비된 고정부(23)와, 상기 지지봉체(23a)에 승강가능하게 결합되는 결합공(24a)이 하측면에 오목하게 형성된 승강부(24)로 구성된다.
이때, 상기 승강부(24)는 상면에 상기 고정홈(21)이 형성되며, 상기 결합공(24a)의 내측에는 상기 지지봉체(23a)의 상면에 걸리는 전단편(24b)이 구비된다.
상기 전단편(24b)은 상기 결합공(24a)의 내주면에서 내측으로 돌출되도록 구비된 것으로, 상기 고정홈(21)에 결합된 제1 및 제2 부재(1,2)를 마찰교반용접할 때 상기 승강부(24)에 가해지는 일반적인 하중에 비해, 과도하게 큰 하중이 가해질 경우 도 18에 도시한 바와 같이, 전단되어, 상기 승강부(24) 전체가 하측으로 내려앉도록 한다.
이와 같이 구성된 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그는 상기 고정홈(21)에 결합된 제1 및 제2 부재(1,2)에 공구(3)를 밀착가압시킨 상태에서 회전시켜 마찰교반용접을 할 때, 상기 승강부(24)에 비정상적으로 과도한 하중이 가해질 경우, 상기 전단편(24b)이 전단되면서 승강부(24) 전체가 하측으로 내려앉도록 함으로써, 상기 공구(3)나 지그가 손상되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
즉, 이러한 지그를 이용하여 제1 및 제2 부재(1,2)를 마찰교반용접하기 위해서는 도 17에 도시한 바와 같이, 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 제1 및 제2 부재(1,2)가 상호 밀착된 부분에 공구(3)를 밀착시켜 매우 강한 힘으로 가압한 상태에서, 공구(3)를 회전시킴으로써, 제1 및 제2 부재(1,2)가 상호 혼합되도록 하여야 한다.
그리고, 이와 같이 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 효과적으로 마찰교반용접되도록 하기 위해서는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 적절한 힘에 의해 소성변형되어야 한다.
그런데, 상기 제1 또는 제2 부재(1,2)에 불순물이 혼합되어 있거나, 기타 다양한 이유로 제1 또는 제2 부재(1,2)가 적절한 연성을 갖지 못하게 될 경우, 상기 공구(3)로 제1 및 제2 부재(1,2)를 가압할 때 제1 및 제2 부재(1,2)가 적절히 변형되지 못하고, 이에 따라, 상기 지지대(20)와 공구(3)에 과도한 하중이 가해지고, 심할 경우, 지지대(20)나 공구(3)가 손상될 수 있다.
그러나, 본 실시에의 경우, 상기 승강부(24)에 과도한 하중이 가해질 경우, 도 18에 도시한 바와 같이, 상기 전단편(24b)이 전단되면서 승강부(24)가 주저앉게 되며, 이에 따라, 상기 승강부(24)와 공구(3)의 간격이 이격되어, 상기 지지대(20)와 공구(3)에 과도한 하중이 가해지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 전단편(24b)이 상기 결합공(24a)의 내주면에서 내측으로 돌출되도록 구비된 것을 예시하였으나, 상기 전단편(24b)을 상기 승강부(24)와 별도로 구성하여, 상기 전단편(24b)이 전단되면 전단편(24b)만을 교체하여 사용할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
10. 지지패널 20. 지지대
30. 클램프 40. 이젝터

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 상호 교차되도록 배치되는 제1 및 제2 부재(1,2)를 지지하여 마찰교반용접할 수 있도록 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그로서,
    지지패널(10)과,
    상하방향으로 연장된 블록형태로 구성되어 상기 지지패널(10)에 고정되며 상면에는 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 삽입되는 십자가 형태의 고정홈(21)이 형성된 지지대(20)와,
    상기 지지패널(10)에 구비되어 상기 지지대(20)의 고정홈(21)에 삽입 고정된 제1 및 제2 부재(1,2)를 물어 고정하는 복수개의 클램프(30)를 포함하여,
    상기 고정홈(21)에 제1 및 제2 부재(1,2)를 결합한 후, 상기 제1 및 제2 부재(1,2)가 겹쳐진 부분에 공구를 밀착시켜 가압한 상태에서 상기 공구를 회전시켜 상기 제1 및 제2 부재(1,2)를 상호 마찰교반용접할 수 있도록 되며,
    상기 지지대(20)는,
    상기 지지패널(10)의 상면에 고정결합되며 상면 중앙부에는 상측으로 연장된 지지봉체(23a)가 구비된 고정부(23)와,
    상기 지지봉체(23a)에 승강가능하게 결합되는 결합공(24a)이 하측면에 오목하게 형성된 승강부(24)를 포함하고,
    상기 결합공(24a)의 내측에는 상기 지지봉체(23a)의 상면에 걸리는 전단편(24b)이 구비되어, 상기 승강부(24)에 과도한 하중이 가해질 경우, 상기 전단편(24b)이 전단되면서 상기 승강부(24)가 하강되는 것을 특징으로 하는 클램프가 구비된 마찰교반용접용 지그.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101341579B1 (ko) * 2012-06-27 2013-12-13 주식회사 신영 마찰교반용접용 지그 장치

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