KR102289816B1 - 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저용접을 이용한 중공 피스토로드 제조방법에 관한 것으로, 중공 피스톤로드를 제작할 때 양단에 중공관과 양끝단의 엔드블록을 결합할 때 프레스를 가하면서 레이저용접을 하여 연속적으로 사출이 가능하도록 한 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법에 의하면 중공관의 내부로 삽입되는 엔드블록의 끝단과 레이저용접하기 때문에 적당한 압력으로 양쪽을 밀어주면 되기 때문에 프레스장치의 마모가 적고, 빠르게 생산할 수 있어서, 생산단가가 감소하고, 레이저용접의 특성상 깊고 빠르게 용접이 되기 때문에 피용접부의 소성변형이 거의 없어서 가공후 강도가 그대로 유지 될 뿐만 아니라 별도의 열처리가 필요없어서 생산성이 좋은 등의 효과가 발생한다.

Description

레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법{MANUFACTURING METHOD PISTON ROD }

본 발명은 레이저용접을 이용한 중공 피스토로드 제조방법에 관한 것으로, 중공 피스톤로드를 제작할 때 양단에 중공관과 양끝단의 엔드블록을 결합할 때 프레스를 가하면서 레이저용접을 하여 연속적으로 사출이 가능하도록 한 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법에 관한 것이다.

댐퍼는 진동, 충격 등을 감쇠시킬 목적으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 일례로, 차량(자동차, 철도차량 등)의 차체와 바퀴 사이에 댐퍼를 적용하여 주행과정에서 바퀴로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 완화시키고 있다.

다른 예로, 도어(자동차의 드렁크도어(trunk door)일 수 있다)에 댐퍼를 설치하여 도어가 급격히 개폐됨에 따른 소음이나 충격을 완화시키고 있다.

일반적으로, 이와 같은 댐퍼는, 일정한 길이를 가진 댐퍼튜브(damper tube), [0003] 댐퍼튜브의 내부에 길이방향 한쪽이 왕복이동 가능하게 삽입된 피스톤로드, 피스톤로드의 한쪽 단부에 결합된 피스톤을 포함하고, 피스톤(piston)의 이동방향에 따라 수축 감쇠력 또는 신장 감쇠력이 발생하도록 구성된다.

여기에서, 피스톤로드는 근래에 들어 경량화, 재료 절감 등을 목적으로 중공관(hollow pipe)을 이용하여 제조하고 있다. 중공관을 이용하여 피스톤로드를 제조하는 종래기술이 도 1에 도시되어 있다. 이를 살펴보면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 피스톤로드는, 중간에 배치된 중공관(1) 및 양쪽으로 배치된 두 엔드블록(end block, 3, 5)을 포함하는바, 두 엔드블록(3, 5)이 중공관(1)의 길이방향 양쪽 단부에 각각 마찰용접(friction welding)으로 접합된다.

이 같은 피스톤로드는, 중공관(1)에 두 엔드블록(3, 5)을 각각 접합하는 마찰용접단계 후, 담금질처리와 뜨임처리를 순차적으로 수행하는 열처리단계를 거쳐서 제조된다.

물론, 마찰용접단계로 획득된 용접물은 중공관(1)과 두 엔드블록(3, 5) 사이 각각에 마찰용접으로 형성된 접합 부분(2, 4)을 가진다.

마찰용접단계는, 마찰용접기(friction welder)에서 이루어지는바, 중공관(1)과 엔드블록(3, 5)을 마찰용접기의 척(chuk)으로 각각 척킹하고 회전시킴과 아울러 근접시키면서 접합한다. 이에, 마찰용접단계로 획득된 용접물은 중공관(1)과 두 엔드블록(3, 5) 사이 각각에 마찰용접으로 형성된 접합 부분(2, 4)을 가진다. 용접물은 마찰열에 의하여 고온으로 가열된 접합 부분(2, 4)을 냉각시켜야 하므로 마찰용접기에서 척킹된 상태로 일정한 시간 동안 방치된다.

담금질처리는 중공관(1)에 대하여 양쪽의 두 접합 부분(2, 4)을 포함하지 않는 범위에서 이루어진다. 뜨임처리는 담금질처리를 수행한 부분 및 양쪽의 두 접합 부분(2, 4)을 포함하는 범위에 대하여 이루어진다.

대한민국 특허청 공개특허공보 제2019-0112587호에는 '중공 피스톤로드 제조방법이' 개시되어 있다.

상기 종래의 중공 피스톤로드 제조방법은 중공관과 엔드블록을 마찰용접기의 척들로 각각 척킹한 후, 마찰용접을 개시하여 상기 중공관과 상기 엔드블록을 접합하는 마찰용접단계와;

접합된 상기 중공관과 상기 엔드블록 사이의 접합 부분을 상기 마찰용접기에서 공랭하되, 상기 접합 부분에서 상기 척들 중 적어도 어느 하나 이상으로 전도되는 열량을 제어하여 냉각속도를 지연시키는 서랭단계와;

서랭이 이루어진 용접물에 대하여 상기 접합 부분을 포함하는 범위에서 담금질처리 및 뜨임처리를 차례로 수행하는 열처리단계를 포함하여 형성된다.

그러나, 종래의 중공 피스톤로드 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 중공관의 내부로 삽입되는 엔드블록의 끝단과 서로 마찰용접하기 때문에 강한 마찰력을 필요로 하여 이를 수행하는 장치의 마모가 빠르고 생산단가가 상승한다.

(2) 마찰용접으로 인해서 용접부 주변이 소성변형이 다소 있어서, 소성변형의 주연부가 약해져서 파손의 우려가 발생한다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 다수개의 중공관이 삽입되는 중공관삽입홀이 형성되고, 상기 중공관삽입홀과 관통되는 두개의 용접홀이 형성되는 회전형실린더와;

상기 회전형실린더의 양 끝단에 형성되고, 단턱이 형성된 엔드블록이 클램프에 고정되어 엔드블록의 단턱을 중공관의 양단에 삽입시키는 삽입장치와;

상기 삽입장치와 이격되고, 각 엔드블록의 각각의 끝단을 강하게 밀착시키면서 회전시키는 유압실린더가 형성되는 프레스장치와;

상기 프레스장치에 의해서 각 엔드블록과 중공관이 함께 회전할 때 용접홀을 통해서 각각 레이저용접을 할 수 있도록 형성된 레이저용접장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 중공관의 내부로 삽입되는 엔드블록의 끝단과 레이저용접하기 때문에 적당한 압력으로 양쪽을 밀어주면 되기 때문에 프레스장치의 마모가 적고, 빠르게 생산할 수 있어서, 생산단가가 감소한다.

(2) 레이저용접의 특성상 깊고 빠르게 용접이 되기 때문에 피용접부의 소성변형이 거의 없어서 가공후 강도가 그대로 유지 될 뿐만 아니라 별도의 열처리가 필요없어서 생산성이 좋다.

도 1은 종래의 중공 피스톤로드의 제조방법을 나타낸 단면도.
도 2는 종래의 중공 피스톤로드의 제작과정을 나타낸 순서도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 회전실린더의 개념도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 프레스장치의 개념도.

본 발명은 다수개의 중공관(10)이 삽입되는 중공관삽입홀(110) 형성되고, 상기 중공관삽입홀(110)과 관통되는 두개의 용접홀(120)이 형성되는 회전형실린더(100)와;

상기 회전형실린더(100)의 양 끝단에 형성되고, 단턱(17)이 형성된 엔드블록(15)이 클램프(210)에 고정되어 엔드블록(15)의 단턱(17)을 중공관(10)의 양단에 삽입시키는 삽입장치와;

상기 삽입장치와 이격되고, 각 엔드블록(15)의 각각의 끝단을 강하게 밀착시키면서 회전시키는 유압실린더가 형성되는 프레스장치(300)와;

상기 프레스장치(300)에 의해서 각 엔드블록(15)과 중공관(10)이 함께 회전할 때 용접홀(120)을 통해서 각각 레이저용접을 할 수 있도록 형성된 레이저용접장치(400)로 구성된다.

상기 회전형실린더(100)에는 적어도 4개의 중공관삽입홀(110)이 형성되는데, 상기 중공관삽입홀(110) 중 하나는 최초에 중공관(10)을 삽입하는 홀이고, 그 중 하나는 완성품의 배출홀로 사용된다.
상기 회전형실린더(100)는 리벌보권총의 탄창처럼 중공관(10)이 삽입되고, 회전하면서 양 끝단에 엔드블록(15)이 삽입되며, 또 회전하여 프레스장치(300)와 레이저용접장치(400)가 있는 부분에서 회전하여 레이저 용접 및 프레스가 제품에 가해지도록 형성된다.
상기 삽입장치는 중공관(10)과 엔드블록(15)을 클램프(210)로 각각 파지하여 회전형실린더(100)의 중공관삽입홀(110)에 삽입하는 것으로, 회전형실린더(100)의 양측으로 삽입할 수 엔드블록(15)과 중공관(10)을 각각 삽입할 수 있도록 형성된다.
즉, 삽입장치는 회전형실린더(100)의 일측에서 클램프(210)로 중공관(10)을 삽입하고, 또다시 양측에서 클램프(210)로 엔드블록(15)을 각각 중공관(10)의 좌우측에 삽입할 수 있도록 형성된다.
상기와 같이, 특정한 공간에 피가공물을 일정한 위치에 삽입하여 고정하는 것을 일반적인 기술로, 통상의 기술자라면 삽입장치가 어떻게 작동하는 지는 쉽게 설계할 수 있다.

상기 삽입장치는 회전형실린더(100)의 양측에 각각 형성되는 클램프(210)가 형성되어 피공물인 중공관(10)과 각 엔드블록(15)을 삽입할 수 있도록 형성된다.

상기 회전형실린더(100)의 중공관삽입홀(110)은 여러개가 형성될 수 있는데, 여러개의 중공관(10)을 동시에 삽입하고, 삽입장치 여러개를 형성하여 생산속도를 높일 수 있다.

상기 프레스장치(300)는 엔드블록(15)을 양 단을 잡을 수 있는 고정구(310)가 형성되고, 상기 고정구(310)는 회전할 수 있도록 형성되며, 상기 고정구(310)는 유압실린더에 의해서 양쪽으로 압력이 가해지도록 형성된다.

상기 레이저용접장치(400)는 프레스장치(300)와 동시에 작동하는데, 레이저용접팁은 두개의 용접홀(120)로 삽입되어 고정구(310)에 의해서 회전하는 용접부를 용접할 수 있도록 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법의 작동을 설명하면 다음과 같다.

중공관(10)을 회전형실린더(100)의 중공관삽입홀(110)에 삽입하고, 이를 한칸 회전시키면, 상기 삽입장치가 양단에 형성된 클램프(210)에 이미 고정되어 있는 엔드블록(15)의 단턱(17)을 중공관(10)의 내주연으로 삽입하여 밀착한다.

이후, 회전형실린더(100)를 한칸 더 회전시키면, 상단에 형성된 레이저용접장치(400)의 레이저용접팁이 용접홀(120)의 내부로 삽입되고, 동시에 각 엔드블록(15)의 양단에서 프레스장치(300)가 프레스를 가하면서 고정구(310)를 회전시키면서 용접을 시작한다.

상기와 같이 레이저용접을 마치면 회전형실린더(100)를 한칸 더 회전시켜 배출하게 된다.

상기와 같이 회전형실린더(100)를 회전시키면서 순차적으로 형성하므로, 레이저용접장치(400)와 프레스장치(300)의 속도를 빠르게 한다면 빠르고 튼튼하게 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 과도한 힘을 가하지 않고도 튼튼하게 용접될 수 있는 등의 효과가 발생한다.

삭제

본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법에 의하면 중공관의 내부로 삽입되는 엔드블록의 끝단과 레이저용접하기 때문에 적당한 압력으로 양쪽을 밀어주면 되기 때문에 프레스장치의 마모가 적고, 빠르게 생산할 수 있어서, 생산단가가 감소하고, 레이저용접의 특성상 깊고 빠르게 용접이 되기 때문에 피용접부의 소성변형이 거의 없어서 가공후 강도가 그대로 유지 될 뿐만 아니라 별도의 열처리가 필요없어서 생산성이 좋은 등의 효과가 발생한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

10 : 중공관 15 : 엔드블록
17 : 단턱 100 : 회전형실린더
110 : 중공관삽입홀 120 : 용접홀
300 : 프레스장치 310 : 고정구
400 : 레이저용접장치

Claims (3)

1. 다수개의 중공관(10)이 삽입되는 중공관삽입홀(110) 형성되고, 상기 중공관삽입홀(110)과 관통되는 두개의 용접홀(120)이 형성되는 회전형실린더(100)와;
   상기 회전형실린더(100)의 양 끝단에 형성되고, 단턱(17)이 형성된 엔드블록(15)이 클램프(210)에 고정되어 엔드블록(15)의 단턱(17)을 중공관(10)의 양단에 삽입시키는 삽입장치와;
   상기 삽입장치와 이격되고, 각 엔드블록(15)의 각각의 끝단을 강하게 밀착시키면서 회전시키는 유압실린더가 형성되는 프레스장치(300)와;
   상기 프레스장치(300)에 의해서 각 엔드블록(15)과 중공관(10)이 함께 회전할 때 용접홀(120)을 통해서 각각 레이저용접을 할 수 있도록 형성된 레이저용접장치(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 중공관삽입홀은 4개가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 프레스장치에는 고정구가 형성되고, 상기 고정구는 회전가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저용접을 이용한 중공 피스톤로드 제조방법.

Images