KR102266047B1

KR102266047B1 - 마찰 교반 용접 장치

Info

Publication number: KR102266047B1
Application number: KR1020200045114A
Authority: KR
Inventors: 박경도
Original assignee: 박경도
Priority date: 2020-04-14
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2021-06-16

Abstract

본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치는 작동부와, 상기 작동부에 설치되어 회전하면서 피접합재의 이음부를 따라 상대 이동되는 용접툴과, 상기 작동부에 설치되어 피접합재가 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 삽입되며 제어부에 연결되어 제어부를 통하여 공급되는 전류에 의해 가열되는 판상의 가열판과, 제어부에 연결되며 고정부의 열을 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치에 관한 것이다.

Description

마찰 교반 용접 장치{Apparatus For Friction Stir Welding}

본 발명은 마찰 교반 용접 장치에 관한 것으로, 고정부에 피접합재의 고정이 확실히 이루어져 피용접물의 용접이 용이하며, 피접합재의 하부로 온도센서가 구비되어 가열이 균일하게 이루어지는지 확인 가능하며, 그에 따른 피접합재의 박판 용접이 가능한 마찰 교반 용접 장치에 관한 것이다.

마찰교반용접 공정은, 종종, 회전하는 교반 핀(Stir Pin)에 의해 이음부의 한 면 상에서 2개의 인접한 피접합재를 결합하는 과정을 포함한다. 힘이 가해져서 핀과 피접합재들이 함께 움직이며, 핀, 숄더 및 피접합재 사이의 상호작용에 의해 발생된 마찰열로 이음부의 재료가 소성화된다. 핀과 숄더의 조합 또는 "마찰교반용접 끝단"은 마찰교반용접 끝단이 전진함에 따라 이음부를 따라 횡단되고, 상기 전진하는 마찰교반용접 끝단의 경로의 소성화된 재료는 냉각되어 용접부를 형성한다.

도 1은 숄더(12)와 숄더로부터 외부 방향으로 연장되는 핀(14)을 가진 일반적으로 원통형 공구(10)를 포함하는 마찰교반용접 용도로 사용되는 공구에 의한 마찰교반용접의 사시도이다. 핀(14)은 충분한 열이 발생될 때까지 피접합재(16)에 대해 회전되며, 이 시점에서 공구의 핀(14)은 소성화된 피접합재(16) 내에 삽입된다. 통상, 숄어(12)의 하부로 연장된 핀(14)은 피접합재(16) 내에 삽입되며 피접합재(16) 내로 관통되는 것이 방지된다. 피접합재(16)는 단부가 서로 마주하여 접하는 2개의 시트나 플레이트의 재료이다. 이 예에서, 핀(14)은 이음부(18)에서 피접합재(16) 내에 삽입된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피접합재(16)에 대한 핀(14)의 회전 운동에 의해 발생되는 마찰열로, 피접합재(16)는 용융점에 도달하지 않고도 연화된다. 공구(10)는 이음부(18)을 따라 이동하고, 이에 따라 소성화된 재료가 핀(14) 주위에서 공구 경로(20)를 따라 리딩 에지로부터 트레일링 에지로 흐를 때 용접부가 형성된다. 그 결과, 공구 경로(20)를 따라 이음부(18)에서 고체 상태 접합부가 형성된다. 상기 숄더(12)가 피접합재(16)의 표면과 접촉할 때, 숄더(12)가 회전하면 추가적인 마찰열이 발생한다.

상기와 같은 종래의 마찰교반용접은 이종 피용접물의 용접에 적용하기가 용이하지 않고 박판 용접이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

(0001) 특허문헌 대한민국 등록번호 제10-1488118호 등록특허공보

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고정부에 피접합재의 고정이 확실하게 이루어짐에 따라 피용접물의 용접이 용이하며, 피접합재의 하부로 온도센서가 구비되어 가열이 균일하게 이루어지는지 확인 가능하며, 그에 따른 피접합재의 박판 용접이 가능한 마찰 교반 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 작동부와, 상기 작동부에 설치되어 회전하면서 피접합재의 이음부를 따라 상대 이동되는 용접툴과, 상기 작동부에 설치되어 피접합재가 고정되는 고정부와, 상기 고정부에 삽입되며 제어부에 연결되어 제어부를 통하여 공급되는 전류에 의해 가열되는 판상의 가열판과, 제어부에 연결되며 고정부의 열을 측정하는 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치를 제공한다.

상기에서, 고정부는 작동부에 고정되는 하판부와, 상기 하판부의 상부로 적층되는 상판부와, 상기 상판부 상에 복수로 구비되는 클램프를 포함하며; 상기 상판부와 하판부 사이에는 상기 가열판이 슬라이딩 삽입되는 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿의 상부로 상기 상판부에는 온도센서가 삽입되는 센서홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상판부에는 피접합재의 측부가 접하여 피접합재를 지지하는 복수의 지지핀이 상판부 상면보다 돌출되어 구비되며; 일측으로 피접합재를 지지핀으로 가압하는 가압수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기에서, 가압수단은 상판부의 상부에 고정 설치되며 그 길이 방향으로 이격되어 복수의 나사체결공이 관통 형성된 막대 형상의 고정지지부와, 상기 고정지지부와 나란하고 지지핀 쪽으로 구비되며 상판부의 상면에 슬라이딩 가능하게 구비되는 막대 형상의 이동가압부와, 상기 나사체결공에 체결되며 단부가 이동가압부 쪽으로 돌출되는 복수의 가압나사를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 복수의 지지핀 중 일부의 복수의 지지핀은 이동가압부로부터 이격되며 이동가압부의 길이 방향으로 서로 이격되어 이동가압부와 나란하게 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 상판부의 상부에 적층되며 상면에 제1 센싱홈과 제2 센싱홈이 오목하게 형성된 센싱패널을 더 포함하고, 접합될 피접합재는 센싱패널의 상부로 적층되어 클램프로 고정되며;

상기 제1 센싱홈은 서로 이격되어 나란하게 형성되며 적어도 일측은 센싱패널 단부까지 연장되며, 상기 제2 센싱홈은 각 제1 센싱홈에 제1 센싱홈의 길이 방향을 따라 이격되어 복수로 형성되고, 타측의 제1 센싱홈을 향하여 연장되며; 상기 온도센서는 제1 센싱홈과 제2 센싱홈에 의하여 피접합재와 센싱패널 사이에 형성된 공간에 삽입되며; 상기 온도센서는 복수로 구비되어 각 제2 센싱홈에 위치하며, 온도센서의 신호선은 제1 센싱홈을 통하여 외부로 연장되는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 온도센서는 'ㄱ'자로 절곡된 형태로 형성되어, 일부는 제2 센싱홈 내에 위치하고, 절곡된 타측 부분은 제1 센싱홈 내에 위치하며; 제1 센싱홈 내에 위치하는 부분의 온도센서 길이는 제2 센싱홈의 이격 거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.

상기에서, 양측의 제1 센싱홈으로부터 서로 연장된 제2 센싱홈의 단부는 서로 이격되어 마주하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 마찰 교반 용접 장치는 지지핀과 가압수단 및 클램프에 의해 피접합재가 견고하게 고정되어 피용접물의 용접이 용이하며, 피접합재의 하부로 온도센서가 구비됨으로써 가열이 균일하게 이루어지는지 확인 가능하여 피접합재의 용접이 고르게 이루어지며, 그에 따른 박판 용접이 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래의 마찰 교반 용접 용도로 사용되는 공구의 사시도이며,
도 2는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부를 도시한 평면도이며,
도 3은 도 2의 "B" 방향에서 본 고정부의 일부를 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부의 센싱패널을 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부의 클램프를 도시한 측면도이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 마찰 교반 용접 장치에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부를 도시한 평면도이며, 도 3은 도 2의 "B" 방향에서 본 고정부의 일부를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부의 센싱패널을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치의 고정부의 클램프를 도시한 측면도이다.

이하의 설명에서 도 2에 가로 방향은 "폭 방향"이라 하고, 세로 방향은 "전후 방향"이라 하며, 지면에 수직인 방향은 "상하 방향"으로 기재한다.

본 발명에 따르는 마찰 교반 용접 장치는 작동부(도시하지 않음)와, 용접툴(도시하지 않음)과, 고정부(100)를 포함하여 이루어진다.

상기 작동부로는 머시닝센터, 밀링 등이 있다. 상기 작동부에는 공구고정대와 테이블(F1)이 포함되어 구비된다. 상기 공구고정대는 작동부에 고정 설치되거나 상하 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 상기 머시닝센터와 밀링은 종래에 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 용접툴은 상기 작동부의 공구고정대에 설치되어 구비된다. 상기 용접툴은 상하 방향으로 연장된 형태로 구비되며, 마찰을 용접툴의 핀은 용접툴의 가장 하부에 위치한다. 상기 용접툴은 공구고정대에 설치된 상태로 회전하면서 피접합재(W)의 이음부(W1)를 따라 상대 이동된다.

상기 테이블(F1)은 공구고정대의 하부로 이격되어 위치한다. 상기 테이블(F1)은 용접툴로부터 하향 이격되어 구비된다. 상기 테이블(F1)에는 폭 방향으로 연장된 오목한 작동부T홈(F11)이 형성된다. 상기 작동부T홈(F11)은 복수로 형성되며, 전후 방향으로 이격되어 나란하게 형성된다. 상기 테이블(F1)은 작동부의 폭 방향 및/또는 전후 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(100)는 상기 작동부의 테이블(F1)에 고정 설치된다. 상기 고정부(100)는 테이블(F1)과 함께 슬라이딩 가능하다. 상기 고정부(100)에는 피접합재(W)가 고정된다.

상기 고정부(100)는 하판부(110)와, 상판부(120)와, 가열판(150)과, 가압수단(140)과, 클램프(130)를 포함하여 이루어진다.

상기 하판부(110)는 판상으로 구비된다. 상기 하판부(110)는 금속 재질이며, 예를 들어 탄소강으로 이루어진다. 상기 하판부(110)는 상기 작동부의 테이블(F1)에 고정 구비된다. 상기 하판부(110)의 폭 방향 양측에는 측방으로 오목한 하판부고정홈(111)이 형성된다. 상기 하판부고정홈(111)은 폭 방향 양측에 각각 복수로 형성되며, 전후 방향으로 이격되어 형성된다. 상기 하판부고정홈(111)은 테이블(F1)의 작동부T홈(F11)이 형성된 위치에 위치한다.

상기 하판부(110)는 하판부고정홈(111)에 고정부고정나사(F13)가 결합되어 작동부 테이블(F1)의 작동부T홈(F11)에 고정된다. 상기 고정부고정나사(F13)는 볼트와 너트로 이루어지며, 볼트머리가 작동부T홈(F11)으로 슬라이딩 삽입되고 나사부가 하판부고정홈(111)으로 돌출되며 너트가 조립되어 하판부(110)가 테이블(F1)에 결합된다.

상기 하판부(110)의 상면에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 오목한 슬릿홈(115)이 형성된다. 상기 슬릿홈(115)은 하판부(110)의 전방 단부로부터 전후 방향으로 연장되어 오목하게 형성된다.

상기 상판부(120)는 판상으로 구비된다. 상기 상판부(120)는 금속 재질이며, 예를 들어 전열성이 좋은 황동 재질로 이루어진다. 상기 상판부(120)는 하판부(110)의 상부로 적층되며, 결합나사(113)에 의해 하판부(110)에 고정 구비된다. 상기 상판부(120)가 하판부(110)의 상부로 적층되면, 하판부(110)의 슬릿홈(115)과 상판부(120)의 하면에 의해 가열판(150)이 삽입되는 슬릿(101)이 형성된다.

상기 가열판(150)은 판상으로 구비된다. 상기 가열판(150)은 금속 재질이며, 예를 들어 전열성이 좋은 알루미늄 재질로 이루어진다. 상기 가열판(150)에는 가열선(151)이 내장되어 구비되며, 가열선(151)의 일부는 외부로 돌출 구비된다. 상기 가열판(150)은 상기 고정부(100)의 슬릿(101)에 삽입되고, 가열선(151)이 작동부의 제어부에 연결되어 제어부를 통하여 공급되는 전류에 의하여 가열된다.

상기 상판부(120)에는 상기 슬릿(101)의 상부로 온도센서(161)가 삽입되는 센서홈(121)이 형성된다. 상기 센서홈(121)은 상기 슬릿(101)의 폭 방향 중심부에 위치한다. 상기 센서홈(121)은 전후 방향으로 연장 형성되며, 적어도 일측으로 개구된다. 상기 온도센서(161)는 열을 가하면 금속 쌍 특질에 따라 변하는 기전력을 토대로 온도를 측정하는 센서로 이루어진다. 상기 온도센서(161)는 제어부에 연결되며, 상기 가열판(150)에 의해 가열되는 상판부(120)의 열을 측정한다.

상기 상판부(120)에는 상기 슬릿(101)이 형성된 위치에 상하 방향으로 관통된 복수의 통공(127)이 형성된다. 상기 통공(127)은 상기 센서홈(121)을 중심으로 폭 방향으로 이격되어 형성된다. 상기 복수의 통공(127)은 전후 방향으로 이격 형성된다. 상기 통공(127)은 가열판(150)에 의해 발생하는 열이 상판부(120)의 상부로 위치하는 피접합재(W)에 잘 전달되도록 하는 역할을 한다.

상기 상판부(120)의 상면에는 오목하며 서로 이격된 복수의 지지핀홈(도시하지 않음)이 형성된다. 상기 복수의 지지핀홈에는 막대 형태의 지지핀(125)이 구비된다. 상기 지지핀(125)은 상기 지지핀홈에 삽입 설치되어 일부가 상판부(120)의 상면으로부터 돌출 구비된다. 상기 지지핀(125)은 복수의 지지핀홈 중에 선택되어 삽입되어 설치된다. 상기 지지핀(125)은 상기 용접툴의 상대 이동 방향에 직교하도록 복수 개가 설치된다. 상기 지지핀(125)은 피접합재(W)의 이음부(W1)와 나란하도록 복수 개가 설치된다. 상기 지지핀(125)은 상판부(120)에 삽입되어 피접합재(W)의 측부가 접하며 피접합체(W)를 지지하는 역할을 한다.

상기 가압수단(140)은 상기 상판부(120)의 상부에 구비된다. 상기 가압수단(140)은 상기 상판부(120)의 상부에서 일측으로 구비되며, 피접합재(W)를 일측 지지핀(125)으로 가압하는 역할을 한다.

상기 가압수단(140)은 고정지지부(141)와, 이동가압부(145)와, 가압나사(143)를 포함하여 이루어진다.

상기 고정지지부(141)는 단면이 사각형인 막대 형상으로 형성된다. 상기 고정지지부(141)는 상판부(120)의 상부에 고정 설치된다. 상기 고정지지부(141)는 상판부(120)의 폭 방향 일측에서 지지부고정나사(1411)로 상판부(120)에 고정 설치된다. 상기 고정지지부(141)는 상기 지지핀(125)으로부터 이격되어 구비된다. 상기 고정지지부(141)에는 그 길이 방향으로 이격된 복수의 나사체결공이 형성된다. 상기 나사체결공은 폭 방향으로 관통 형성된다.

상기 이동가압부(145)는 막대 형상으로 구비된다. 상기 이동가압부(145)는 상기 고정지지부(141)와 나란하게 구비되며, 고정지지부(141)와 지지핀(125) 사이에 구비된다. 상기 이동가압부(145)는 지지핀(125) 쪽으로 구비된다. 이때 복수의 지지핀(125) 중 일부의 복수의 지지핀(125)은 이동가압부(145)로부터 이격되며, 이동가압부(145)의 길이 방향으로 서로 이격되어 이동가압부(145)와 나란하게 배열된다. 상기 이동가압부(145)는 상판부(120)의 상면에서 슬라이딩 가능하게 구비된다.

상기 가압나사(143)는 복수로 구비된다. 상기 가압나사(143)는 상기 고정지지부(141)에 형성된 나사체결공에 체결된다. 상기 가압나사(143)는 단부가 이동가압부(145) 쪽으로 돌출되도록 구비된다. 상기 가압나사(143)의 단부는 상기 이동가압부(145)에 접하여 구비된다. 상기 가압나사(143)는 피접합재(W)를 용접하기 위해 상판부(120)의 상부로 피접합재(W)가 위치할 때 가압나사(143)의 단부가 이동가압부(145)를 가압하므로써 이동가압부(145)가 피접합재(W)를 가압하게 된다.

상기 이동가압부(145)가 도 2의 "A"방향으로 피접합재(W)의 일측을 슬라이딩 가압하면, 이동가압부(145)와 나란하게 배열된 지지핀(125)은 피접합재(W)의 타측을 지지하는 역할을 한다.

상기 클램프(130)는 상판부(120) 상에 복수로 구비된다. 상기 클램프(130)는 토글클램프이며, 상기 상판부(120)의 가장자리를 따라 서로 이격되고 최소한 서로 마주하여 쌍을 이루어 복수개 구비된다. 상기 클램프(130)는 피접합재(W)의 상면을 하향 가압하여 피접합재(W)를 고정시키는 역할을 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 클램프(130)는 클램프베이스(131)와, 연결부재(133)와, 가압부재(135)와, 손잡이(137)와, 가압로드(139)를 포함하여 이루어진다.

상기 클램프베이스(131)는 한 쌍의 브라켓으로 이루어진다. 각 클램프베이스(131)는 바닥판부와, 바닥판부로부터 수직으로 절곡 형성된 지지벽부로 이루어진다. 한 쌍의 클램프베이스(131)는 상기 지지벽부가 마주하여 나란하게 구비된다. 상기 지지벽부에는 상향 오목한 홈이 형성되어 양단이 상향 돌출된 형태로 형성된다. 상기 지지벽부의 일측 돌출부에는 제1 힌지(1311)가 삽입되는 제1 힌지공이 형성되며, 타측 돌출부에는 제2 힌지(1313)가 삽입되는 제2 힌지공이 형성된다.

상기 연결부재(133)는 두께를 가지는 판상의 막대 형태로 형성된다. 상기 연결부재(133)는 상기 한 쌍의 클램프베이스(131) 사이에서 회동가능하게 결합된다. 상기 연결부재(133)에는 그 길이 방향을 따라 2개의 홀이 형성된다. 일측 홀은 상기 제1 힌지공과 연통 형성되어 제1 힌지(1311)를 통해 클램프베이스(131)에 회동가능하게 결합된다. 상기 연결부재(133)에 형성된 타측 홀은 손잡이(137)에 형성되는 제3 힌지공과 연통 형성되어 제3 힌지(1371)를 통해 손잡이(137)에 회동 가능하게 결합된다.

상기 가압부재(135)는 상기 한 쌍의 클램프베이스(131) 사이에서 회동가능하게 결합된다. 상기 가압부재(135)는 상향 연장되고 절곡되어 일측으로 연장된 "┏" 형태의 2개의 판상이 서로 마주하여 구비된다. 상기 가압부재(135)에서 절곡되어 일측으로 연장된 부분은 폭 방향으로 분지되어 요크 형태로 형성된다. 상기 가압부재(135)는 "┏┓" 형태의 판상이 중심부에 대략 원통형의 홀을 형성하며 절곡되어 "┏" 형태로 형성될 수도 있다.

상기 가압부재(135)의 하단과 절곡부에는 홀이 형성된다. 상기 가압부재(135)의 하단에 형성된 홀은 상기 클램프베이스(131)의 제2 힌지공과 연통되어 제2 힌지(1313)를 통해 클램프베이스(131)에 회동가능하게 결합된다. 상기 가압부재(135)의 절곡부에 형성된 홀은 손잡이(137)에 형성되는 제4 힌지공과 연통 형성되어 제4 힌지(1373)를 통해 손잡이(137)에 회동 가능하게 결합된다.

상기 손잡이(137)는 상기 연결부재(133)와 가압부재(135)에 회동가능하게 결합된다. 상기 손잡이(137)는 파지부와, 파지부의 전단으로부터 상호 나란하도록 연장된 한 쌍의 파지부링크판부로 이루어진다.

각 파지부링크판부는 판상이며 서로 이격되어 나란하게 구비된다. 상기 파지부링크판부에는 단부에 제4 힌지(1373)가 삽입되는 제4 힌지공이 형성되며, 상기 제4 힌지공으로부터 이격되어 후방에는 제3 힌지(1371)가 삽입되는 제3 힌지공이 형성된다.

나란하게 구비되는 상기 파지부링크판부 사이에는 연결부재(133)와 가압부재(135)가 삽입되어 구비된다. 상기 연결부재(133)는 연결부재(133)의 타측 홀이 상기 제3 힌지공과 연통되어 제3 힌지(1371)를 통해 손잡이(137)에 회동가능하게 결합되고, 상기 가압부재(135)는 절곡부에 형성된 홀이 상기 제4 힌지공과 연통되어 제4 힌지(1373)를 통해 손잡이(137)에 회동가능하게 결합된다.

상기 가압로드(139)는 상기 가압부재(135)에 고정 결합된다. 상기 가압로드(139)는 가압부재(135)의 요크형태로 형성된 전단부에 고정되어 결합된다. 상기 가압로드(139)는 막대 형태로 구비되며, 외면에는 나사산이 형성된다.

상기 가압로드(139)는 상기 가압부재(135)의 전단부 사이로 삽입되고, 가압부재(135)의 상하로 구비되는 고정부재(1393)에 의해 가압부재(135)에 고정된다. 상기 고정부재(1393)는 너트로 구비되어 가압로드(139)에 체결된다. 상기 가압로드(139)는 고정부재(1393)에 의하여 높이 조절이 가능하다.

상기 가압로드(139)의 하단에는 고무 등의 탄성 재질로 이루어진 가압부(1391)가 구비된다. 상기 가압부(1391)의 저면에는 요철이 형성될 수 있다.

상기 고정부(100)에는 상판부(120)의 상부로 센싱패널(170)이 더 포함될 수 있다. 상기 센싱패널(170)은 상판부(120)의 센서홈(121)에서 측정되는 온도를 통해서 상판부(120)가 균일하게 가열되는지 확실하지 않을 수 있기 때문에 이를 보완하기 위하여 구비되는 것이다. 상기 센싱패널(170)이 구비되는 경우, 상기 상판부(120)에 형성된 센서홈(121)에는 온도센서(161)가 구비되지 않는다.

상기 센싱패널(170)은 판상이며, 상기 상판부(120)의 상부에 적층되어 구비된다. 상기 센싱패널(170)이 구비되면, 접할될 피접합재(W)는 센싱패널(170)의 상부로 적층되어 클램프(130)로 고정된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 센싱패널(170)에는 상면에 오목한 제1 센싱홈(171)과 제2 센싱홈(173)이 형성된다.

상기 제1 센싱홈(171)은 직선 형태로 연장 형성된다. 상기 제1 센싱홈(171)은 서로 이격되어 나란하게 형성된다. 상기 제1 센싱홈(171)은 센싱패널(170)의 일측 단부에서 타측 단부까지 연장된다. 상기 제1 센싱홈(171)은 적어도 일측이 센싱패널(170)의 단부까지 연장된다.

상기 제2 센싱홈(173)은 서로 이격된 제1 센싱홈(171) 사이에 형성된다. 상기 제2 센싱홈(173)은 각 제1 센싱홈(171)에 제1 센싱홈(171)의 길이 방향을 따라 이격되어 복수로 형성된다. 상기 제2 센싱홈(173)은 타측의 제1 센싱홈(171)을 향하여 연장된다. 상기 제2 센싱홈(173)은 일측 단부가 제1 센싱홈(171)에 연통되고, 타측은 다른 제1 센싱홈(171)을 향하여 직선으로 연장된다. 상기 양측의 제1 센싱홈(171)에 연결된 제2 센싱홈(173)의 단부는 서로 이격되어 구비된다. 상기 양측의 제1 센싱홈(171)으로부터 서로 연장된 제2 센싱홈(173)의 단부는 서로 이격되어 마주하여 구비된다. 상기 제2 센싱홈(173)은 양측의 제1 센싱홈(171)으로부터 연장된 제2 센싱홈(173)이 서로 연통되지 않도록 하여, 서로 영향을 받지 않는 상태에서 복수의 개소에서 온도 측정이 가능하여, 균일하게 가열되는지 확인하고 작업을 할 수 있다.

상기 센싱패널(170)이 구비되는 경우, 온도센서(161')는 제1 센싱홈(171)과 제2 센싱홈(173)에 의하여 피접합재(W)와 센싱패널(170) 사이에 형성된 공간에 삽입된다. 상기 온도센서(161')는 복수로 구비되어 각 제2 센싱홈(173)에 위치하며, 온도센서(161')의 신호선은 제1 센싱홈(171)을 통하여 외부로 연장된다.

상기 온도센서(161')는 'ㄱ'자로 절곡된 형태로 형성되어, 일부는 제2 센싱홈(173) 내에 위치하고, 절곡된 타측 부분은 제1 센싱홈(171) 내에 위치한다. 상기 제1 센싱홈(171) 내에 위치하는 부분의 온도센서(161') 길이는 제2 센싱홈(173)의 이격 거리보다 짧다. 상기 온도센서(161')는 서로 중첩되지 않게 설치되며, 제1 센싱홈(171)에 위치하는 온도센서(161')의 단부에 신호선이 연결되어, 제1 센싱홈(171)을 통하여 외부로 연장된다.

본 발명에 따르는 마찰 교반 용접 장치는 밀링이나 머시닝센터와 같은 작동부에서 테이블(F1)에 고정부(100)가 고정 설치되고, 고정부(100)의 상면에 피접합재(W)가 클램프(130) 및 가압수단(140)과 지지핀(125)으로 고정된다. 그 다음, 가열판(150)에 의해 피접합재(W)가 가열되고, 공구고정대에 설치된 용접툴이 회전하며, 테이블(F1)과 함께 고정부(100)가 이동되어 용접툴이 회전하면서 이음부(W1)를 따라 상대 운동하여 이음부(W1)에 마찰열이 발생하며 용접된다.

지금까지 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 : 고정부 101 : 슬릿
110 : 하판부 111 : 하판부고정홈
113 : 결합나사 115 : 슬릿홈
120 : 상판부 121 : 센서홈
130 : 클램프 131 : 클램프베이스
133 : 연결부재 135 : 가압부재
137 : 손잡이 140 : 가압수단
141 : 고정지지부 143 : 가압나사
145 : 이동가압부 150 : 가열판
151 : 가열선 161 : 온도센서
170 : 센싱패널 171 : 제1 센싱홈
173 : 제2 센싱홈

Claims

작동부와, 상기 작동부에 설치되어 회전하면서 피접합재(W)의 이음부(W1)를 따라 상대 이동되는 용접툴과, 상기 작동부에 설치되어 피접합재(W)가 고정되는 고정부(100)와, 상기 고정부(100)에 삽입되며 제어부에 연결되어 제어부를 통하여 공급되는 전류에 의해 가열되는 판상의 가열판(150)과, 제어부에 연결되며 고정부(100)의 열을 측정하는 온도센서(161)를 포함하며;
상기 고정부(100)는 작동부에 고정되는 하판부(110)와, 상기 하판부(110)의 상부로 적층되는 상판부(120)와, 상기 상판부(120) 상에 복수로 구비되는 클램프(130)를 포함하며; 상기 상판부(120)와 하판부(110) 사이에는 상기 가열판(150)이 슬라이딩 삽입되는 슬릿(101)이 형성되며;
상기 상판부(120)의 상부에 적층되며 상면에 제1 센싱홈(171)과 제2 센싱홈(173)이 오목하게 형성된 센싱패널(170)을 더 포함하고, 접합될 피접합재(W)는 센싱패널(170)의 상부로 적층되어 클램프(130)로 고정되며;
상기 제1 센싱홈(171)은 서로 이격되어 나란하게 형성되며 적어도 일측은 센싱패널(170) 단부까지 연장되며, 상기 제2 센싱홈(173)은 각 제1 센싱홈(171)에 제1 센싱홈(171)의 길이 방향을 따라 이격되어 복수로 형성되고, 타측의 제1 센싱홈(171)을 향하여 연장되며; 상기 온도센서(161)는 제1 센싱홈(171)과 제2 센싱홈(173)에 의하여 피접합재(W)와 센싱패널(170) 사이에 형성된 공간에 삽입되며; 상기 온도센서(161)는 복수로 구비되어 각 제2 센싱홈(173)에 위치하며, 온도센서의 신호선은 제1 센싱홈(171)을 통하여 외부로 연장되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
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제1 항에 있어서, 상기 상판부(120)에는 피접합재(W)의 측부가 접하여 피접합재(W)를 지지하는 복수의 지지핀(125)이 상판부(120) 상면보다 돌출되어 구비되며; 일측으로 피접합재(W)를 지지핀(125)으로 가압하는 가압수단(140)이 구비된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
제3 항에 있어서, 상기 가압수단(140)은 상판부(120)의 상부에 고정 설치되며 그 길이 방향으로 이격되어 복수의 나사체결공이 관통 형성된 막대 형상의 고정지지부(141)와, 상기 고정지지부(141)와 나란하고 지지핀(125) 쪽으로 구비되며 상판부(120)의 상면에 슬라이딩 가능하게 구비되는 막대 형상의 이동가압부(145)와, 상기 나사체결공에 체결되며 단부가 이동가압부(145) 쪽으로 돌출되는 복수의 가압나사(143)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
제4 항에 있어서, 복수의 지지핀(125) 중 일부의 복수의 지지핀(125)은 이동가압부(145)로부터 이격되며 이동가압부(145)의 길이 방향으로 서로 이격되어 이동가압부(145)와 나란하게 배열되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
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제1 항에 있어서, 상기 온도센서(161)는 'ㄱ'자로 절곡된 형태로 형성되어, 일부는 제2 센싱홈(173) 내에 위치하고, 절곡된 타측 부분은 제1 센싱홈(171) 내에 위치하며; 제1 센싱홈(171) 내에 위치하는 부분의 온도센서(161) 길이는 제2 센싱홈(173)의 이격 거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.