KR102569116B1 - 이종소재 접합장치 - Google Patents

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Abstract

이종소재 접합장치에 대한 발명이 개시된다. 개시된 이종소재 접합장치는: 복수개의 소재가 적층되고, 소재를 냉각하는 제1냉각부를 구비하는 지지부와, 지지부와 마주보게 배치되는 로봇부와, 로봇부에 장착되고, 복수개의 소재를 타공하여 소재에 타공홀부를 형성하는 타공부와, 로봇부에 장착되고, 타공홀부에 삽입되어 복수개의 소재를 용융접합하는 용융접합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이종소재 접합장치{APPARATUS FOR JOINING DIFFERENT MATERIALS}
본 발명은 이종소재 접합장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 철금속 판재와 비철금속 판재를 용융하여 접합할 수 있는 이종소재 접합장치에 관한 것이다.
일반적으로, 비철소재 판재와 스틸소재 판재의 접합이 가능해야 하는데, 두 소재의 물성에 의해 이종접합이 불가능하다. 비철소재 판재와 스틸소재 판재의 녹는점이 다르거나 전기적인 통전이 되지 않기 때문이다. 볼트 또는 리벳 등과 같은 체결 부품을 이용한 접합기술이 도입되었으나, 볼트 또는 리벳 등 별도의 하드웨어가 필요하므로 부품비용이 증가되고, 접합강도가 낮은 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명에 대한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0065674호(발명의 명칭: 이종소재 접합용 리벳 및 이를 이용한 이종소재 접합 구조체, 공개일: 2018.06.18.)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 철금속 판재와 비철금속 판재를 용융하여 접합할 수 있는 이종소재 접합장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이종소재 접합장치는: 복수개의 소재가 적층되고, 상기 소재를 냉각하는 제1냉각부를 구비하는 지지부; 상기 지지부와 마주보게 배치되는 로봇부; 상기 로봇부에 장착되고, 복수개의 상기 소재를 타공하여 상기 소재에 타공홀부를 형성하는 타공부; 및 상기 로봇부에 장착되고, 상기 타공홀부에 삽입되어 복수개의 상기 소재를 용융접합하는 용융접합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지부는, 복수개의 상기 소재가 적층되며, 내부에 상기 제1냉각부가 구비되는 지지대; 및 상기 지지대에 설치되고, 상기 소재를 고정하는 고정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지대는, 복수개의 상기 소재가 적층되는 지지대본체; 상기 지지대본체의 내부에 설치되고, 상기 소재를 냉각시키며, 냉각유체가 통과되는 상기 제1냉각부; 및 상기 지지대본체의 내부에 설치되고, 상기 제1냉각부를 냉각시키며, 냉각유체가 통과되는 제2냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2냉각부는 상기 제1냉각부의 하측에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1냉각부는 상기 지지대본체에 지그재그 형상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2냉각부는 상기 지지대본체에 지그재그 형상으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고정부는, 상기 지지대에 장착되는 고정대; 및 상기 고정대에 이동가능하게 결합되고, 상기 지지대 측으로 이동되며, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 지지대에 고정하는 가압부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 로봇부는, 상기 지지부와 마주보게 배치되는 로봇본체; 상기 로봇본체에 상하좌우 움직이도록 장착되고, 길이가 조절되는 로봇암; 및 상기 로봇암에 회전가능하게 결합되며, 상기 타공부 및 상기 용융접합부가 장착되는 회전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 타공부는 상기 회전부에 길이가 조절가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용융접합부는 상기 회전부에 길이가 조절가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이종소재 접합장치는 소재 즉, 비철금속 재질로 이루어진 제1소재와 철금속 재질로 이루어진 제2소재를 타공하여 용융접합하는 장치로, 철금속 판재와 비철금속 판재를 쉽게 용융하여 접합할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 소재를 지지하는 지지부에 소재를 냉각하는 제1냉각부가 구비됨에 따라, 용접시 소재가 파손되는 것이 방지될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 지지부에 제1냉각부를 냉각하는 제2냉각부가 구비됨에 따라, 제1냉각부가 소재를 냉각하는 기능을 원활하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 로봇부에 타공부와 용융접합부가 장착되는 회전부가 구비됨에 따라, 선택적으로 회전부의 회전방향을 조정하여 타공부 및 용융접합부 중 어느 하나를 소재 상의 설정된 위치에 배치시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 지지부를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 지지부에 소재가 고정된 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 타공부가 소재를 타공하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 용융접합부가 소재를 용접하는 것을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치를 설명하도록 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 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치를 나타낸 도면이고,도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 지지부를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 2의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 지지부에 소재가 고정된 상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 타공부가 소재를 타공하는 것을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치의 용융접합부가 소재를 용접하는 것을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이종소재 접합장치(1)는 지지부(100), 로봇부(200), 타공부(300) 및 용융접합부(400)를 포함한다.
지지부(100)는 복수개의 소재(10)가 적층되고, 소재(10)를 냉각하는 제1냉각부(112)를 구비한다. 지지부(100)에는 서로 다른 재질을 가진 복수개의 소재(10)가 적층된다. 구체적으로, 복수개의 소재(10)는 제1소재(11)와 제2소재(12)를 포함하며, 제1소재(11)는 비철금속 재질을 포함하여 이루어진 판재이고, 제2소재(12)보다 용융점이 낮다. 제2소재(12)는 철금속 재질을 포함하여 이루어진 판재이다.
지지부(100)에는 제1소재(11)가 놓여지고, 제1소재(11)의 상측에 제2소재(12)가 적층된다. 즉, 제1소재(11)가 지지부(100)에 직접적으로 접촉된다. 제1소재(11)가 지지부(100)에 접촉됨에 따라 제1냉각부(112)에 의해 냉각될 수 있다.
제1소재(11)와 제2소재(12)가 용융접합부(400)에 의해 용접되는 경우, 제2소재(12)가 제1소재(11)보다 용융점이 높아 제2소재(12)의 용융점을 기준으로 용융 접합 즉, 용접이 이루어진다. 이때, 제1냉각부(112)를 통해 지지부(100)에 놓여진 제1소재(11)가 냉각된다. 그 결과, 제1소재(11)는 제2소재(12)보다 용융점이 낮아 용접시 후술된 용융접합부(400)의 열로 인해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
지지부(100)는 지지대(110)와 고정부(120)를 포함한다. 지지대(110)에는 복수개의 소재(10)가 적층된다. 지지대(110)는 내부에 제1냉각부(112)가 구비된다.
지지대(110)는 지지대본체(111), 제1냉각부(112) 및 제2냉각부(113)를 포함한다. 지지대본체(111)에는 복수개의 소재(10)가 적층된다. 지지대본체(111)는 복수개의 소재(10)를 받친다.
제1냉각부(112)는 지지대본체(111)의 내부에 설치되고, 소재(10)를 냉각시키며, 냉각유체가 통과된다. 제1냉각부(112)는 냉각유체가 통과되는 유로로, 지지대본체(111)의 전면에 지그재그로 형성된다. 이로 인해, 냉각유체가 지지대본체(111)의 전면에 걸쳐 순환되어 지지대본체(111)에 놓여진 소재(10)의 제1소재(11)를 냉각한다. 이때, 냉각유체는 냉각수일 수 있으며, 냉각유체는 제1소재(11)와 열교환하여 제1소재(11)를 냉각시키는 범위 내에서 프레온 등 냉각가스 등으로 변경가능하다.
제2냉각부(113)는 지지대본체(111)의 내부에 설치되고, 제1냉각부(112)를 냉각시키며, 냉각유체가 통과된다. 제2냉각부(113)는 제1냉각부(112)와 마주보게 배치된다. 제2냉각부(113)는 냉각유체가 통과되는 유로로, 지지대본체(111)의 전면에 지그재그로 형성되며, 제1냉각부(112)에서 흡수된 열을 냉각한다. 이때, 냉각유체는 프레온 가스 등 냉매가스일 수 있으며, 냉각유체는 제1냉각부(112)와 열교환하여 제1냉각부(112)를 냉각시키는 범위 내에서 냉각수 등으로 변경가능하다.
고정부(120)는 지지대(110)에 설치되고, 소재(10)를 고정한다. 고정부(120)는 복수개로 지지대(110)의 모서리 부분에 각각 장착될 수 있다.
본 발명에서는 고정부(120)는 지지대(110)의 모서리 부분에 각각 장착되는 것으로 도시되지만, 이는 한정된 것이 아니라 상황에 따라 지지대(110)의 중앙부 부분에 각각 장착되는 등 지지대(110)에 놓인 소재(10)를 고정하는 범위 내에서 설계변경 가능하다.
고정부(120)는 고정대(121)와 가압부(122)를 포함한다. 고정대(121)는 지지대(110)에 장착된다. 고정대(121)는 제1고정대(121a)와 제2고정대(121b)를 포함한다. 제1고정대(121a)는 지지대(110)에 수직방향으로 설치된다. 제2고정대(121b)는 제1고정대(121a)에 수평방향으로 연장형성되고, 가압부(122)가 이동가능하게 결합된다.
가압부(122)는 고정대(121)에 이동가능하게 결합되고, 지지대(110) 측으로 이동되며, 소재(10)를 가압하여 소재(10)를 지지대(110)에 고정한다.
구체적으로, 가압부(122)는 고정대(121)의 제2고정대(121b)에 나사결합된다. 가압부(122)를 제2고정대(121b) 상에서 설정방향으로 회전하면, 가압부(122)는 지지대(110) 측으로 이동된다. 반대로, 가압부(122)를 제2고정대(121b) 상에서 설정방향의 반대방향으로 회전하면, 가압부(122)는 지지대(110)의 반대 측으로 이동된다.
가압부(122)는 가압몸체(122a)와 가압블록(122b)을 포함한다. 가압몸체(122a)는 기둥형상으로 고정대(121)의 제2고정대(121b)에 나사결합된다. 가압몸체(122a)는 회전방향에 따라 지지대(110) 측으로 이동되거나 지지대(110)의 반대 측으로 이동된다.
가압블록(122b)은 가압몸체(122a)의 일단부에 장착된다. 구체적으로, 가압부(122)를 설정방향으로 회전하면, 가압블록(122b)은 가압몸체(122a)와 함께 지지대(110) 측으로 이동되어 지지대(110) 상에 놓인 복수개의 소재(10)를 가압한다.
반대로, 가압부(122)를 설정방향의 반대방향으로 회전하면, 가압블록(122b)은 가압몸체(122a)와 함께 지지대(110)의 반대 측으로 이동되어 지지대(110) 상에 놓인 복수개의 소재(10)를 가압하는 것을 해제한다.
가압블록(122b)은 탄성재질을 포함하여 이루어질 수 있다. 이로 인해, 가압블록(122b)이 지지대(110) 상에 놓인 복수개의 소재(10)를 가압시 소재(10)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
로봇부(200)는 지지부(100)와 마주보게 배치된다. 로봇부(200)는 로봇본체(210), 로봇암(220) 및 회전부(230)를 포함한다. 로봇본체(210)는 지지부(100)와 마주보게 배치된다. 본 발명에서는 로봇본체(210)가 지면에 장착되는 것으로 도시되지만, 이는 한정한 것이 아니라 상황에 따라 로봇본체(210)가 지면 상에 이동가능하는 등 로봇본체(210)를 설계변경할 수 있다.
로봇본체(210)는 제어부(미도시)로부터 조작신호를 전달받아 후술된 로봇암(220)을 상하좌우로 움직일 수 있다. 로봇본체(210)는 제어부로부터 조작신호를 받아 로봇암(220)의 길이를 조절할 수 있다. 이때, 작업자는 리모컨 등 조작부(미도시)를 조작하여 제어부에 조작신호를 보낸다.
로봇암(220)은 로봇본체(210)에 상하좌우 움직이도록 장착되고, 길이가 조절된다. 로봇암(220)은 일단부에 회전부(230)가 회전가능하게 장착된다. 로봇암(220)을 상하좌우 움직여 지지대(110)의 상측에 위치시킨 후, 길이를 늘려 지지대(110) 상에 놓인 소재(10)의 상측 설정된 위치에 배치시킬 수 있도록 한다. 이때, 로봇암(220)과 연결된 회전부(230) 역시 소재(10)의 상측 설정된 위치에 배치될 수 있다.
회전부(230)는 로봇암(220)에 회전가능하게 결합되며, 타공부(300) 및 용융접합부(400)가 장착된다. 로봇본체(210)는 제어부로부터 조작신호를 받아 회전부(230)를 회전시킨다. 이때, 작업자는 리모컨 등 조작부를 조작하여 제어부에 조작신호를 보낸다. 제어부는 회전부(230)를 회전시켜, 회전부(230) 상에 결합된 타공부(300) 및 용융접합부(400) 중 어느 하나가 복수개의 소재(10)의 상측 설정된 위치에 배치되도록 한다.
타공부(300)는 로봇부(200)에 장착되고, 복수개의 소재(10)를 타공하여 소재(10)에 타공홀부(13)를 형성한다. 타공부(300)는 회전부(230)에 길이가 조절가능하게 결합된다. 타공부(300)는 제어부로부터 조작신호를 받으며, 타공팁(310)의 길이가 조절된다. 이때, 작업자는 리모컨 등 조작부를 조작하여 제어부에 조작신호를 보낸다. 타공팁(310)의 길이가 늘어나 복수개의 소재(10) 즉, 제2소재(12) 및 제1소재(11)를 순차적으로 타공한다. 제2소재(12) 및 제1소재(11)에 각각 타공홀부(13)가 형성된다.
용융접합부(400)는 로봇부(200)에 장착되고, 타공홀부(13)에 삽입되어 복수개의 소재(10)를 용융접합한다. 용융접합부(400)는 회전부(230)에 길이가 조절가능하게 결합된다.
구체적으로, 용융접합부(400)는 제어부로부터 조작신호를 받으며, 용접팁(410)의 길이가 늘어나 소재(10)의 타공홀부(13)가 각각 삽입되어 복수개의 소재(10)를 용융접합 즉, 용접한다. 이때, 작업자는 리모컨 등 조작부를 조작하여 제어부에 조작신호를 보낸다.
용융접합부(400)는 제1소재(11)와 제2소재(12)를 용접한다. 이때, 제2소재(12)가 제1소재(11)보다 용융점이 높아 제2소재(12)의 용융점을 기준으로 용접이 이루어진다. 이때, 지지부(100)에 놓여진 제1소재(11)가 제1냉각부(112)를 통해 냉각된다. 이로 인해, 제1소재(11)는 제2소재(12)보다 용융점이 낮아 용접시 용융접합부(400)의 열로 인해 파손되는 것이 방지될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 소재(10)를 지지하는 지지부(100)에 소재(10)를 냉각하는 제1냉각부(112)가 구비됨에 따라, 용접시 소재(10)가 파손되는 것이 방지될 수 있다. 더욱이, 지지부(100)에 제1냉각부(112)를 냉각하는 제2냉각부(113)가 구비됨에 따라, 제1냉각부(112)가 소재(10)를 냉각하는 기능을 원활하게 수행할 수 있다.
또한, 로봇부(200)에 타공부(300)와 용융접합부(400)가 장착되는 회전부(230)가 구비됨에 따라, 선택적으로 회전부(230)의 회전방향을 조정하여 타공부(300) 및 용융접합부(400) 중 어느 하나를 소재(10) 상의 설정된 위치에 배치시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에서는 비철금속 재질로 이루어진 제1소재(11)와 철금속 재질로 이루어진 제2소재(12)를 타공하여 용융접합하는 장치로, 철금속 판재와 비철금속 판재를 쉽게 용융하여 접합할 수 있으며, 종래의 볼트 또는 리벳 등을 이용한 접합기술과 달리 별도의 하드웨어가 필요없어 부품비용이 절감되고, 종래의 기술에 비해 접합강도가 증대될 수 있다. 덧붙여, 본 발명은 현 장비를 설계변경하여 제작하므로, 제작비용을 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 이종소재 접합장치 10 : 소재
11 : 제1소재 12 : 제2소재
13 : 타공홀부 100 : 지지부
110 : 지지대 111 : 지지대본체
112 : 제1냉각부 113 : 제2냉각부
120 : 고정부 121 : 고정대
121a : 제1고정대 121b : 제2고정대
122 : 가압부 122a : 가압몸체
122b : 가압블록 200 : 로봇부
210 : 로봇본체 220 : 로봇암
230 : 회전부 300 : 타공부
310 : 타공팁 400 : 용융접합부
410 : 용접팁

Claims (10)

  1. 복수개의 소재가 적층되고, 상기 소재를 냉각하는 제1냉각부를 구비하는 지지부;
    상기 지지부와 마주보게 배치되는 로봇부;
    상기 로봇부에 장착되고, 복수개의 상기 소재를 타공하여 상기 소재에 타공홀부를 형성하는 타공부; 및
    상기 로봇부에 장착되고, 상기 타공홀부에 삽입되어 복수개의 상기 소재를 용융접합하는 용융접합부;를 포함하고,
    상기 지지부는,
    복수개의 상기 소재가 적층되며, 내부에 상기 제1냉각부가 구비되는 지지대; 및
    상기 지지대에 설치되고, 상기 소재를 고정하는 고정부;를 포함하고,
    상기 고정부는,
    상기 지지대에 장착되는 고정대; 및
    상기 고정대에 이동가능하게 결합되고, 상기 지지대 측으로 이동되며, 상기 소재를 가압하여 상기 소재를 상기 지지대에 고정하는 가압부;를 포함하고,
    상기 고정대는 상기 지지대에 수직방향으로 설치되는 제1고정대와, 상기 제1고정대에서 수평방향으로 연장형성되고, 상기 가압부가 이동가능하게 결합되는 제2고정대를 포함하고,
    상기 가압부는 회전방향에 따라 상기 지지대 측으로 이동되거나 상기 지지대의 반대측으로 이동가능하게 상기 제2고정대에 결합되는 가압몸체와, 상기 가압몸체에 장착되고, 상기 가압몸체와 함께 이동되어 상기 소재를 가압하거나 가압해제하는 가압블록을 포함하고,
    상기 가압블록은 탄성재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 지지대는,
    복수개의 상기 소재가 적층되는 지지대본체;
    상기 지지대본체의 내부에 설치되고, 상기 소재를 냉각시키며, 냉각유체가 통과되는 상기 제1냉각부; 및
    상기 지지대본체의 내부에 설치되고, 상기 제1냉각부를 냉각시키며, 냉각유체가 통과되는 제2냉각부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제2냉각부는 상기 제1냉각부의 하측에 위치되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1냉각부는 상기 지지대본체에 지그재그 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제2냉각부는 상기 지지대본체에 지그재그 형상으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇부는,
    상기 지지부와 마주보게 배치되는 로봇본체;
    상기 로봇본체에 상하좌우 움직이도록 장착되고, 길이가 조절되는 로봇암; 및
    상기 로봇암에 회전가능하게 결합되며, 상기 타공부 및 상기 용융접합부가 장착되는 회전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 타공부는 상기 회전부에 길이가 조절가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 용융접합부는 상기 회전부에 길이가 조절가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 이종소재 접합장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205166273U (zh) * 2015-11-23 2016-04-20 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 一种应用于部分熔透激光焊接的冷却工装
KR101836280B1 (ko) * 2016-09-01 2018-03-08 현대자동차 주식회사 판재의 접합장치 및 이를 이용한 판재의 접합방법
KR102115181B1 (ko) * 2018-12-21 2020-05-26 주식회사 성우하이텍 레이저 용접용 클램핑 장치

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