KR20040019542A

KR20040019542A - 원통형 소재 접합장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040019542A
Application number: KR1020020051119A
Authority: KR
Inventors: 박대규; 김경덕
Original assignee: 한라공조주식회사
Priority date: 2002-08-28
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2004-03-06
Also published as: KR100868269B1

Abstract

본 발명은 원통형 소재 접합장치 및 방법에 관한 것으로서, 소재들의 휨을 방지하기 위한 별도의 지지수단이 필요하지 않고, 구성을 단순화할 수 있으며, 소재들을 신속하게 접합시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 원통형 소재 접합장치는, 원형단면을 각각 가지며 동축상으로 서로 맞댄 상태에서 회전지지수단(10)에 의해 회전가능하게 지지되는 두 소재(40, 42)의 외주에서 서로 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하는 제1프로브(22)와; 상기 제1프로브와는 반대쪽의 두 소재의 외주에서 서로 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하는 제2프로브(32);를 포함하여 이루어진다. 따라서, 두 소재(40, 42)가 1/2회전 또는 그 보다 약간 더 회전하기만 하면 마찰교반접합이 완료될 수 있고, 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)에 의하여 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 가해지는 압력이 동축상으로 서로 마주보는 방향으로 작용하여 상쇄되므로 소재의 휨을 방지할 수 있다.

Description

원통형 소재 접합장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR WELDING CYLINDRICAL MATERIAL}

본 발명은 원통형 소재 접합장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 원형단면을가지는 두 소재를 마찰교반용접하여 일체로 접합함으로써 예컨대 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤과 같은 대략 원통형의 프로파일을 가진 제품을 제조할 수 있는 원통형 소재 접합장치 및 방법에 관한 것이다.

원형단면을 가지는 두 소재를 서로 접합하여 원통형 프로파일을 가진 제품을 제조하기 위하여 적용되는 접합방법으로서 일반적으로 용융접합법이 채용되고 있다. 그러나, 용융접합법을 적용할 경우 소재인 금속종류에 따라 예컨대 용가제(filler metal) 등이 제한을 받을 뿐만 아니라 그 접합방법에도 제한이 따르고, 특히 열왜곡에 의해 접합부가 변형 되는 등 접합품질이 좋지 못해 생산성이 떨어짐과 아울러 불량률이 높은 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여, 종래 소재인 금속종류에 제한 받지 않으면서도 열왜곡에 의한 변형 등의 결함이 적은 마찰교반용접기술이 제안되었는데, 이를 간단하게 설명하면, 원형단면을 가진 두 소재를 동축상으로 맞대어 회전가능하게 지지하고, 그 외주에서 두 소재의 맞댄부위에 회전가능한 프로브(probe)를 삽입하여 두 소재를 맞댄 상태로 회전시키면서 프로브를 회전시키면 마찰열에 의해 맞댄부위가 연화 및 교반되어 경화됨으로써 두 소재가 접합된다. 그러나, 여기에서는 프로브를 두 소재의 맞댄부위에 삽입할 때의 압력에 의해 소재에 휨변형이 발생할 우려가 있으므로 예컨대 정밀한 외경을 가져야 하는 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤과 같은 원통형 제품의 경우 상기 기술을 적용하여 제조하기 어렵다.

상기한 문제점을 개선하기 위한 기술로서 일본 공개특허 평11-156560호의 마찰교반접합장치가 제안되었다. 이 마찰교반접합장치에 따르면, 회전지지수단에 의해 회전가능하게 지지되는 두 소재를 중심으로 하여 프로브의 반대쪽에 두 소재의 외주면에 접하는 적어도 하나의 휨방지용 지지부재가 배치된다. 지지부재로는 지지롤러가 채용되며, 따라서 상기 지지롤러에 의해 프로브 삽입시의 압력을 지지할 수 있으므로 소재의 휨을 방지할 수 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 마찰교반접합장치에서는 다음과 문제점이 있다. 즉, 선행기술의 명세서에도 개시되어 있듯이 이 마찰교반접합장치에서는 지지롤러가 소재의 외주면에 접하고 있으므로 소재들의 회전 및 프로브의 회전에 따른 마찰교반접합과정에서 생기는 맞댄부위의 때문에 소재들과 지지롤러와의 사이에 간극이 발생하여 회전이상이 발생하므로 반드시 버제거장치가 설치되어야만 한다. 이 때문에 마찰교반접합장치의 구성이 복잡해지고, 실질적으로 버제거장치에 의하여 소재에 가해지는 압력에 의해 소재의 변형을 일으킬 수 있는 문제점이 있다.

물론, 선행기술에서는 마찰교반접합 완료후 버제거공정이 별도로 필요하지 않다는 점을 그 이점으로 들고 있으나, 특히 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤과 같은 원통형 제품을 제조하는 단계에서는 헤드부와 브릿지부의 용접후 헤드부의 외경을 정밀하게 가공하여야 함은 물론 헤드부에 액밀용 그루브를 형성하는 가공 등의 후가공이 반드시 수행되어야 한다는 점에서 이러한 후가공 전의 상기 버제거공정과 같은 과정과 그에 필요한 장치들은 사실상 전혀 무의미한 것이라 할 수 있다.

더욱이, 소재가 정밀한 외경을 가지도록 하기 위한 가공이 불필요하다고 가정할 경우에도 두 소재를 선행기술에서와 같이 마찰교반용접하면, 버를 제거하면서 수행되는 부분적인 외경가공은 실질적으로 버를 제거한 부분의 외경과 다른 부분의외경에 미세한 차이가 나 단차가 생길 수밖에 없어 예컨대 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤과 같은 원통형 제품을 제조하는 데에는 적용할 수 없다. 또한 소재의 회전에 따라 연화 및 교반을 거쳐 경화되는 버를 차례로 제거하게 되므로 버제거장치의 위치에 완전히 경화되지 않은 버가 도달할 수 있고, 이 경화되지 않은 버를 제거할 경우 접합부에 심각한 결함이 발생할 수 있다. 또한, 완전히 경화된 버를 제거하기 위해서는 그만큼 마찰교반접합과정이 길어질 수밖에 없다.

또한, 맞댄부위의 외주면 한쪽에서부터 마찰교반접합이 진행되므로 마찰교반접합과정중 마찰교반에 의해 연화되는 부분이 두 소재의 중심축선에 대하여 한 쪽으로 치우칠 수밖에 없어 회전지지수단에 의해 중심축선방향으로 가해지는 압력이 편중되므로 정밀한 접합이 어렵다.

더욱이, 선행기술에서는 지지롤러에 의해 소재가 지지되어야 하므로, 지지롤러로 지지되는 소재의 외주면이 균일하지 않는 경우 예컨대, 외주면이 원주방향으로 굴곡되거나 이형단면을 가지는 경우, 소재의 외주면이 길이방향으로 굴곡되거나 이형면을 가지는 경우에는 마찰교반접합을 수행할 수 없다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 고려하여 이루어진 것으로서, 소재들의 휨을 방지하기 위한 별도의 지지수단이 필요하지 않고, 구성을 단순화할 수 있으며, 소재들을 신속하게 접합시킬 수 있는 원통형 소재 접합장치 및 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 외주면이 균일하지 않은 두 소재도 접합할 수 있도록하는 것이다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 실시예 1에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 원형단면을 가진 두 소재가 서로 접합되는 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재가 접합되는 상태를 나타내는 다른 예로서, 균일한 직경을 가지지 않고 외주면에 이형면이 형성된 두 소재가 접합되는 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재가 접합되는 상태를 나타내는 개략적인 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 회전지지수단, 22. 32, 52 : 프로브,

40, 42 : 소재

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 원통형 소재 접합장치는, 원형단면을 각각 가지며 동축상으로 서로 맞댄 상태에서 회전지지수단에 의해 회전가능하게 지지되는 두 소재의 외주에서 서로 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하는 적어도 2개의 프로브를 가지고, 상기 프로브들은 이들에 의해 두 소재의 서로 맞댄부위에 가해지는 압력이 서로 상쇄되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 프로브가 2개 설치될 경우 두 소재를 사이에 두고 제1프로브와 제2프로브는 서로 반대방향에 배치되고, 상기 제1프로브의 중심축선과 제2프로브의 중심축선은 서로 일치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프로브가 3개 설치될 경우 제1프로브, 제2프로브 및 제3프로브는 두 소재의 외주를 따라 120°간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 구성된 장치를 이용하여, 원형단면을 각각 가지는 두 소재를 접합하는 방법으로서: 원형단면을 각각 가지는 두 소재를 동축상으로 서로 맞댄 상태로 회전지지수단에 의해 회전가능하게 지지하는 단계와; 회전가능함과 아울러 상기 두 소재의 서로 맞댄부위에 삽입가능하고 또한 두 소재에 가하는 압력을 서로 상쇄시킬 수 있도록 배치된 적어도 2개의 프로브를 회전시키면서 상기 맞댄부위에 삽입하고 상기 두 소재를 소정의 각속도로 회전시킴으로써, 상기 두 소재의 맞댄부위의 적어도 2곳을 원주방향으로 동시에 마찰교반접합하는 단계와; 그리고, 상기 맞댄부위에 대한 원주방향 마찰교반접합이 완료된 후 상기 프로브들을 맞댄부위의 접합부로부터 이탈시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 접합방법에 따르면, 상기 두 소재가 1회전하지 않고도 맞댄부위가 마찰교반에 의해 서로 접합될 수 있다. 또한, 상기 두 소재의 외주면은 균일하여도 좋고, 균일하지 않아도 좋다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

<실시예 1>

도 1 및 도 2에는 본 발명의 실시예 1에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 원통형으로 이루어지거나 원형단면을 가진 두 소재(40, 42)가 마찰교반접합되는 상태가 개략적으로 도시되어 있다.

본 실시예에서는 두 소재(40, 42)의 예로 편의상 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤 제조과정에서의 반제품인 헤더부소재(40)와 브릿지부소재(42)를 들고, 이들을 마찰교반접합에 의해 일체화하여 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤을 제조하는 예를 나타내었으며, 두 소재(40, 42)는 중공형 및 중실형의 어느 것이라도무방하다. 도시된 바와 같이 헤더부소재(40)의 외주면은 전체적으로 대략 균일한 단면을 가지지만 브릿지부 소재(42)의 외주면은 헤더부소재(40)와 접합되는 부분 일부를 제외하고는 균일하지 않음을 알 수 있다.

두 소재(40, 42)는 동축상으로 서로 맞댄 상태에서 회전지지수단(10)에 의해 회전가능하게 지지되는데, 상기 회전지지수단(10)은 제1소재(여기서는 헤더부소재)(40)의 일측면을 회전가능하게 지지하는 제1지지수단(12)과, 제2소재(여기서는 브릿지부소재)(42)의 일측면을 회전가능하게 지지하는 제2지지수단(14)을 구비한다. 여기서 제1지지수단(12)과 제2지지수단(14)중 어느 하나(예컨대 제1지지수단(12))는 미도시된 구동수단에 의하여 회전가능하게 구성됨으로써 회전지지수단(10)에 의해 지지되는 두 소재(40, 42)가 회전될 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 회전지지수단(10)에 지지된 두 소재(40, 42)의 서로 맞댄부위를 접합하여 두 소재(40, 42)를 일체화함으로써 원통형 제품(여기서는 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤)을 제조할 수 있도록 하기 위하여, 제1접합툴(20) 및 제2접합툴(30)이 구비된다.

제1접합툴(20)의 선단에는 핀 형상의 제1프로브(22)가 설치되며, 이 제1프로브(22)가 두 소재(40, 42)의 외주에서 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재(40, 42)의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하도록 되어 있다. 제1프로브(22)의 회전을 위하여 제1접합툴(20)은 제1구동유니트(24)에 의하여 회전가능하고 두 소재(40, 42)에 대하여 전/후진 및 좌우이동가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 제1구동유니트(24)의 구동에 의하여 제1접합툴(20)이 회전하면서 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 중심방향쪽으로 전진함으로써, 제1프로브(22)가 맞댄부위에 중심방향으로 회전하면서 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 제1프로브(22)가 맞댄부위에 삽입된 상태에서 회전함으로써 맞댄부위는 마찰열에 의해 연화되면서 교반되고 또한 회전지지수단(10)에 의한 두 소재(40, 42)의 회전에 따라 마찰교반된 부위가 제1프로브(22)를 지나쳐 냉각경화되는 과정이 반복적으로 수행될 수 있으므로 맞댄부위가 원주방향을 따라 연속적으로 접합될 수 있는 것이다.

또한, 상기 제2접합툴(30)은 상기 제1접합툴(20)과는 반대쪽의 두 소재(40, 42)의 외주에 배치되며, 그 선단에는 핀 형상의 제2프로브(32)가 설치된다. 이 제2프로브(32)가 두 소재(40, 42)의 외주에서 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재(40, 42)의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하도록 되어 있다. 제2프로브(32)의 회전을 위하여 제2접합툴(30)은 제2구동유니트(34)에 의하여 회전가능하고 두 소재(40, 42)에 대하여 전/후진 및 좌우이동가능하게 설치될 수 있다. 따라서, 제2구동유니트(34)의 구동에 의하여 제2접합툴(30)이 회전하면서 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 중심방향쪽으로 전진함으로써, 제2프로브(32)가 맞댄부위에 중심방향으로 회전하면서 삽입될 수 있을 뿐만 아니라 제2프로브(32)가 맞댄부위에 삽입된 상태에서 회전함으로써 맞댄부위는 마찰열에 의해 연화되면서 교반되고 또한 회전지지수단(10)에 의한 두 소재(40, 42)의 회전에 따라 마찰교반된 부위가 제2프로브(32)를 지나쳐 냉각경화되는 과정이 반복적으로 수행될 수 있으므로 맞댄부위가 원주방향을 따라 연속적으로 접합될수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 제1프로브(22)와 제2프로브(32)는 두 소재(40, 42)보다 경질인 소재로 형성됨과 아울러 두 소재(40, 42)의 맞댄부위 양쪽에서 각각의 중심축선이 서로 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)가 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 대하여 반대쪽에서 동축상으로 배치되어 맞댄부위에 대한 마찰교반접합을 수행하도록 동작하면, 제1프로브(22)의 맞댄부위에 대한 삽입압력과 제2프로브(32)의 맞댄부위에 대한 삽입압력이 균형을 이루어 서로 상쇄된다. 따라서, 종래처럼 두 소재(40, 42)의 휨을 방지하기 위하여 구비되었던 휨방지용 지지부재와 같은 별도의 수단이 설치되지 않아도 두 소재(40, 42)의 휨을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시예에서와 같이 두 소재(40, 42)의 맞댄부위 양쪽에서 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)에 의해 동시에 마찰교반접합과정이 수행되므로 두 소재(40, 42)가 적어도 1/2회전만 하면 맞댄부위에 대한 원주방향의 마찰교반접합이 완전히 수행될 수 있다. 이 때문에, 마찰교반접합의 사이클 타임이 대폭적으로 감소될 수 있는 것이다.

다음에, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 실시예 1에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재(40, 42)를 마찰교반접합함으로써 원통형 제품을 제조하는 과정에 대하여 설명한다.

우선, 두 소재(40, 42)를 동축상으로 서로 맞댄 상태로 회전지지수단(10)에 회전가능하게 지지시킨다.

다음에, 제1구동유니트(24) 및 제2구동유니트(34)를 구동하여 제1접합툴(20)및 제2접합툴(30)을 회전시키면서 두 소재(40, 42)의 맞댄부위 중심방향쪽으로 전진시킴으로써, 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)가 회전하면서 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 중심방향으로 회전하면서 삽입되도록 한다. 따라서, 상기 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)의 회전에 의해 두 소재(40, 42)의 맞댄부위 양쪽은 마찰열에 의해 연화되면서 교반될 수 있다.

이 상태에서 회전지지수단(10)의 제1지지수단(12)을 구동수단에 의해 회전시킨다. 따라서, 제1지지수단(12)의 회전에 따라 두 소재(40, 42)는 소정의 각속도로 회전하게 되고 상기 제1프로브(22) 및 제2프로부의 회전에 의한 맞댄부위의 연화교반되는 부분은 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)를 지나치게 되므로 급속하게 냉각경화된다. 이러한 과정이 두 소재(40, 42)의 회전에 따라 맞댄부위의 원주방향으로 연속적으로 진행됨으로써 맞댄부위의 원주방향 마찰교반접합이 수행될 수 있다.

이러한 마찰교반접합은 본 실시예에 있어서 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)가 맞댄부위의 양쪽에 배치되어 있기 때문에 두 소재(40, 42)가 1/2회전 또는 그 보다 약간 더 회전하기만 하면 완료될 수 있다. 또한, 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)의 맞댄부위 삽입 또는 마찰교반접합과정에서 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)에 의하여 맞댄부위에 가해지는 압력이 동축상으로 서로 마주보는 방향으로 작용하여 상쇄되므로 두 소재(40, 42)가 휘는 현상과 같은 변형이 방지될 수 있다.

상기한 바와 같이 맞댄부위에 대한 원주방향으로의 마찰교반접합이 완료되면, 제1구동유니트(24) 및 제2구동유니트(34)의 구동에 의해 제1접합툴(20) 및 제2접합툴(30)을 후진시킴으로써 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)를 맞댄부위의 접합부로부터 이탈시킨다.

한편, 도 3에는 본 발명의 실시예 1에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재가 접합되는 상태를 나타내는 다른 예로서, 외주면이 균일하지 않는 두 소재(40, 42)가 접합되는 상태가 도시되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 두 프로브(22. 32)가 두 소재(40, 42)의 양쪽에 배치되어 두 소재(40, 42)를 지지하는 별도의 지지수단없이 마찰교반접합을 수행하고 있기 때문에 두 소재(40, 42)의 외주면이 균일하지 않다 하더라도 휨변형과 같은 변형이 발생하지 않도록 두 소재(40, 42)를 충분히 접합할 수 있는 것이다.

<실시예 2>

도 4에는 본 발명의 실시예 2에 따른 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재가 접합되는 상태가 개략적으로 도시되어 있는데, 여기서는 제3접합툴(50)이 더 채용되며, 제3접합툴(50)의 선단에는 핀 형상의 제3프로브(52)가 설치되고, 이 제3프로브(52)가 두 소재(40, 42)의 외주에서 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재(40, 42)의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하도록 되어 있다. 물론 이 경우에도 제3프로브(52)의 회전을 위하여 제3접합툴(50)은 제3구동유니트(54)에 의하여 회전가능하고 두 소재(40, 42)에 대하여 전/후진 및 좌우이동가능하게 설치될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 제1프로브(22), 제2프로브(32) 및 제3프로브(52)는 두 소재(40, 42)의 외주를 따라 120°간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 3개의프로브(22, 32, 52)가 120°간격으로 배치됨으로써 이들에 의해 두 소재의 서로 맞댄부위에 가해지는 압력이 서로 상쇄될 수 있고, 이에 따라 마찰교반접합과정에서의 휨변형을 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에는 소재(40, 42)들이 적어도 1/3회전하기만 하면 마찰교반접합이 완료될 수 있는 이점이 있다.

물론, 이 경우에도 균일한 외주면을 가지는 두 소재 뿐만 아니라 여기서 도시되지는 않았으나 균일하지 않은 외주면을 가진 두 소재의 경우에도 충분히 마찰교반접합할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

또한, 본 실시예의 원통형 소재 접합장치에 의하여 두 소재를 접합할 경우 3개의 프로브(22, 32, 52)에 의해 두 소재(40, 42)의 맞댄부위가 3곳에서 동시에 마찰교반접합이 이루어진다는 점을 제외하고 실시예 1에서의 접합과정과 동일하므로 이에 대한 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 원통형 소재 접합장치 및 방법에 있어서는, 맞댄부위의 양쪽에 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)가 배치되어 두 소재(40, 42)가 1/2회전 또는 그 보다 약간 더 회전하기만 하면 마찰교반접합이 완료될 수 있으므로 마찰교반접합 사이클 타임을 종래에 비하여 대폭적으로 줄일 수 있고, 이에 따라 소재를 접합하여 예컨대 가변용량형 사판식 압축기용 피스톤과 같은 원통형 제품을 제조하는 생산성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 소재들을 수회 이상 회전시켜 마찰교반접합을 행할 경우에도 재회전수가 감소하고, 특히 3개의 프로브가 적용될 경우에는 생산성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 2개 또는 3개의 프로브들에 의하여 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 가해지는 압력이 서로 상쇄되므로 두 소재(40, 42)가 휘는 현상과 같은 변형이 방지되므로 불량률을 줄일 수 있다. 따라서, 종래 소재의 휨을 방지하기 위한 휨방지용 지지부재 등의 장치가 전혀 필요없을 뿐만 아니라 버제거장치도 필요하지 않으므로 원통형 소재 접합장치의 구성을 단순화할 수 있다.

또한, 두 소재(40, 42)의 맞댄부위에 작용하는 압력이 상쇄될 경우 회전지지수단(10)에 의해 맞댄부위에 가해지는 압력이 두 소재(40, 42)의 중심축선에 대하여 편중되지 않고 균등하게 작용하므로 정밀한 접합이 이루어질 뿐만 아니라 변형방지효과가 더욱 향상된다.

더욱이, 본 발명에서는 두 소재가 다수의 프로브들에 의해 휨변형되지 않도록 지지되므로 두 소재를 지지하기 위한 별도의 지지롤러 등이 필요하지 않음에 따라 불균일한 외주면을 가진 두 소재라 할 지라도 용이하게 마찰교반접합할 수 있어 범용적이다.

Claims

원형단면을 각각 가지며 동축상으로 서로 맞댄 상태에서 회전지지수단(10)에 의해 회전가능하게 지지되는 두 소재(40, 42)의 외주에서 서로 맞댄부위에 중심방향으로 삽입되어 회전함으로써 마찰열을 발생시켜 회전하는 두 소재의 맞댄부위를 원주방향으로 마찰교반접합하는 적어도 2개의 프로브를 가지고,

상기 프로브들은 이들에 의해 두 소재의 서로 맞댄부위에 가해지는 압력이 서로 상쇄되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 원통형 소재 접합장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프로브가 2개 설치될 경우 두 소재를 사이에 두고 제1프로브(22)와 제2프로브(32)는 서로 반대방향에 배치되고, 상기 제1프로브의 중심축선과 제2프로브의 중심축선은 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 원통형 소재 접합장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프로브가 3개 설치될 경우 제1프로브(22), 제2프로브(32) 및 제3프로브(52)는 두 소재의 외주를 따라 120°간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원통형 소재 접합장치.
원형단면을 각각 가지는 두 소재(40, 42)를 동축상으로 서로 맞댄 상태로 회전지지수단(10)에 의해 회전가능하게 지지하는 단계와;

회전가능함과 아울러 상기 두 소재의 서로 맞댄부위에 삽입가능하고 또한 두 소재에 가하는 압력을 서로 상쇄시킬 수 있도록 배치된 적어도 2개의 프로브를 회전시키면서 상기 맞댄부위에 삽입하고 상기 두 소재를 소정의 각속도로 회전시킴으로써, 상기 맞댄부위의 적어도 2곳을 원주방향으로 동시에 마찰교반접합하는 단계와; 그리고,

상기 맞댄부위에 대한 원주방향 마찰교반접합이 완료된 후 상기 프로브들을 맞댄부위의 접합부로부터 이탈시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원통형 소재 접합방법.
제 4 항에 있어서,

상기 프로브가 2개 적용될 경우 제1프로브(22) 및 제2프로브(32)는 두 소재(40, 42)의 양쪽에 그 중심축선이 서로 일치하도록 배치되고 상기 두 소재는 적어도 1/2회전함을 특징으로 하는 원통형 소재 접합방법.
제 4 항에 있어서,

상기 프로브가 3개 적용될 경우 제1프로브(22), 제2프로브(32) 및 제3프로브(52)는 두 소재(40, 42)의 외주에 120°간격으로 배치되고, 상기 두 소재는 적어도 1/3회전함을 특징으로 하는 원통형 소재 접합방법.