KR20100032060A - 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 접합부재 간에 용융된 영역이 소성유동에 의해 교반되어 접합이 이루어지도록 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합장치는 본체와; 상기 본체에 어느 일 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 장착되는 이동부와; 상기 본체의 어느 일 위치에 결합되어 상기 이동부를 이동시키는 가동부와; 상기 이동부의 이동 방향을 축으로 하여 회전 가능하도록 이동부에 결합되며, 회전 중심을 이루는 중앙부에 관통홀이 형성되고, 일 단부가 마찰열을 발생시키는 마찰부가 구비되는 마찰 교반부와; 상기 이동부에 장착되어 마찰 교반부를 회전시키는 회전 구동부와; 상기 마찰 교반부의 중앙부에 형성되는 관통홀을 통해 레이저 빔을 조사시키는 레이저 조사부;를 포함하여 구성될 수도 있다.

상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 접합영역에 홈이 형성되는 것을 최대한 억제하면서, 마찰 교반에 의한 접합이 가능하고, 접합영역의 소성 유동이 충분히 이루어지도록 하여 조직의 미세화가 가능하게 되며, 이로 인한 충분한 기계적 특성 및/또는 접합강도를 유지할 수 있다.

선재, 압연, 롤러, 접촉부재, 마모, 교체, 가이드

Description

레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치{FRICTION STIR WELDING APPARATUS USING LASER BEAM}

본 발명은 두 접합부재 간에 용융된 영역이 소성유동에 의해 교반되어 접합이 이루어지도록 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치에 관한 것이다.

일반적으로, 마찰 교반 접합(Friction Stir Welding)은 고속 회전하는 접합공구를 접합하는 재료에 압입하고, 이때 발생하는 마찰열로 재료를 연화시켜서 일정시간 동안 유지함으로써 접합공구에 의해 교반이 이루어지도록 한 후에 접합공구를 재료로부터 이탈시킴으로써 접합이 완료되도록 하는 것으로 알려져 있다.

도 1에 도시된 것과 같이, 종래의 마찰 교반 접합장치는 접합공구인 마찰 교반부(10)의 구조가 돌출부(12) 및 숄더부(11)를 구비하고 있다.

이러한 마찰 교반 접합장치를 이용하여 두 접합부재(1a,1b)를 접합하고자 하는 경우, 도 1의 (a)에 도시된 것과 같이 마찰 교반부(10)를 고속 회전시키면서, 접합영역에 압착시키게 된다. 이 경우, 고속 회전에 의한 돌출부(12)와 접합부재(1a,1b) 간에 발생하는 마찰열로 인하여 접합부재(1a,1b)가 연화되면서 돌출부(12)가 접합부재(1a,1b)에 삽입된다. 이 경우, 상기 마찰열이 발생하게 되는 접 합부재(1a,1b)의 영역은 용융영역(2)이 형성된다. 상기 두 접합부재(1a,1b)는 지지부(20)에 의해 지지되어 가해지는 압력에 의한 변형이 발생하지 않도록 하고 있다.

그 다음, 도 1의 (b)에 도시된 것과 같이, 마찰 교반부(10)의 회전 및 압입을 일정시간 지속하게 된다. 이때, 돌출부(12)의 회전에 의해, 용융영역(2) 중 일부 영역은 교반영역(2a)이 존재하게 된다. 그리고, 용융영역(2) 중 나머지 영역은 숄더부(11)의 회전 및 압력, 그리고 마찰열에 의한 온도차이로 인한 교반이 이루어지게 된다.

이와 같은 교반이 충분히 이루어진 후, 도 1의 (c)에 도시된 것과 같이, 마찰 교반부(10)를 접합부재(1a,1b)로부터 이탈시켜 접합과정을 종료하게 된다. 이와 같은 접합과정에 의해 경계영역을 포함하여 접합영역(3)이 형성되어 상기 두 접합부재(1a,1b)는 접합이 이루어지게 된다.

그러나, 상기 접합영역(3)은 마찰 교반부(10)에 구비되는 돌출부(12)에 의해 홈(3c)이 형성되는 문제가 있다. 그리고, 상기 홈(3c)의 주위에는 마찰 교반부(10)의 압입에 의해 배출된 재료의 일부가, 링 모양으로 올라온 부분이 형성되는 문제가 있다.

도 2a에는 종래의 마찰 교반 접합장치를 통해 접합이 이루어진 두 접합부재(1a,1b)의 단면 상태를 나타내고 있다. 보는 바와 같이, 접합 영역(3)은 교반이 이루어진 영역이 존재하는 것을 알 수 있으나, 돌출부(12)의 작용에 의해 홈(3c)이형성되는 것을 알 수 있고, 또한, 상기 돌출부(12) 및 숄더부(11)에 의해 상기 홈(3c) 주위를 따라 돌출부가 형성되는 것을 알 수 있다.

도 2b에는 저항 방식의 스폿 용접으로 접합이 이루어진 두 접합부재의 단면 상태를 나타내고 있다. 스폿 용접은 저항에 의한 발열로 용융, 응고하는 과정을 통하여 바둑알모양의 너깃을 형성하게 되며, 표면 상태가 비교적 양호한 상태로 접합이 이루어지는 것을 알 수 있다.

그러나, 저항 방식의 스폿 용접은 단순 열융착에 의한 접합이 이루어지는 것으로 접합영역에서 재료 간의 교반에 의한 소성유동이 이루어지지 않기 때문에 마찰 교반 접합에 비하여 조직이 치밀하지 못하게 되며, 내구성이 떨어지는 단점이 있다. 또한, 접합을 위해 소모되는 전력량이 매우 크다는 단점이 있다.

따라서, 두 접합부재의 경계영역을 지나 전달되는 발열량과 충분한 교반작용이 제공될 수 있으면서, 접합영역에 발생하는 홈 등의 형상적인 결함과 충분한 내구성이 유지되는 상태로 접합 가능한 마찰 교반 접합장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 마찰 교반 접합장치에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명의 일 목적은 접합영역에 홈이 형성되는 것을 최대한 억제하면서, 마찰 교반에 의한 접합이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은 접합영역에 소성 유동이 충분히 이루어지도록 하여 조직의 미세화가 가능하도록 하므로 충분한 기계적 특성 및/또는 접합강도를 유지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 다른 접합장치에 비하여 작은 전력 소모량으로 구동이 가능하고, 장치구성이나 단순한 원리로 장치의 구성이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 자동차 차체 박판 용으로 쓰이는 강재 동종 및/또는 그 밖의 경량의 비철 합금을 대상으로 한 이종 접합이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은 접합부재의 표면에 접합으로 인한 홈의 발생을 억제할 수 있도록 하여 생산제품의 품질을 향상시키는 것이다.

상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 일 실시 형태와 관련된 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치는 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.

본 발명은 기본적으로, 접합영역에 홈이 형성되는 것을 최대한 억제하면서, 마찰 교반에 의한 접합이 가능하도록 구성되는 것을 기초로 한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치는 본체와; 본체에 어느 일 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 장착되는 이동부와; 본체의 어느 일 위치에 결합되어 이동부를 이동시키는 가동부와; 이동부의 이동 방향을 축으로 하여 회전 가능하도록 이동부에 결합되며, 회전 중심을 이루는 중앙부에 관통홀이 형성되고, 일 단부가 마찰열을 발생시키는 마찰부가 구비되는 마찰 교반부와; 이동부에 장착되어 마찰 교반부를 회전시키는 회전 구동부와; 마찰 교반부의 중앙부에 형성되는 관통홀을 통해 레이저 빔을 조사시키는 레이저 조사부;를 포함하여 구성될 수도 있다 .

이 경우, 레이저 조사부는 레이저 발진기로부터 발생하는 저출력의 레이저 빔이 전달부를 통해 제공되어 출력부를 통해 조사하도록 구성할 수도 있다.

한편, 마찰 교반부에 의해 접합부재의 접합을 위한 마찰열의 발생과 레이저 빔에 의한 접합을 위한 열을 공급은 순차적으로 이루어지거나, 또는 동시에 이루어지도록 구성할 수도 있다.

그리고, 마찰 교반부와 레이저 조사부는 접합부재의 접합영역의 적어도 일부 이상의 영역을 용융시키고, 용융된 영역 중 적어도 일부 이상의 영역을 교반할 수 있도록 구성할 수도 있다.

또한, 마찰 교반부의 회전구동과 마찰 교반부가 장착된 이동부의 직선 왕복운동과 레이저 조사부에 의한 레이저의 조사를 제어하는 제어부가 더 구비될 수도 있다.

이 경우, 마찰 교반부와 레이저 조사부는 접합부재에 대하여 점 용접이 가능하도록 구성할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면, 접합영역에 홈이 형성되는 것을 최대한 억제하면서, 마찰 교반에 의한 접합이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 접합영역에 홈의 형성이 억제되도록 하면서도 접합영역의 소성 유동이 충분히 이루어지도록 하여 조직의 미세화가 가능하게 되며, 이로 인한 충분한 기계적 특성 및/또는 접합강도를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다른 접합장치에 비하여 작은 전력 소모량으로 구동이 가능하고, 장치구성이나 단순한 원리로 장치의 구성이 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 자동차 차체 박판 용으로 쓰이는 강재 동종 및/또는 그 밖의 경량의 비철 합금을 대상으로 한 이종 접합이 가능하다.

그리고 또한, 본 발명에 따르면, 접합부재의 표면에 접합으로 인한 홈의 발생을 억제할 수 있게 되어 생산제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 하겠다.

이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고 이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로, 접합영역에 홈이 형성되는 것을 최대한 억제하면서, 마찰 교반에 의한 접합이 가능하도록 구성되는 것을 기초로 한다.

도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저를 이용한 마찰 교반 접합장치(100)는 회전에 의해 마찰열을 발생시켜 접합부재(1a,1b)의 접합 영역에 대한 용융을 가능하게 하면서, 상기 접합영역에 레이저 빔을 조사하여 용융깊이가 충분히 발생할 수 있도록 구성될 수 있다.

이러한 작용을 위한 일 구성의 예로, 상기 마찰 교반 접합장치(100)는 마찰 교반부(140)가 회전을 하면서 일 방향으로 직선 이동 가능하도록 구성할 수 있다. 한편, 상기 마찰 교반부(140)의 회전에 의한 마찰열의 발생과 더불어 레이저 빔의 조사를 위하여 레이저 발진기(163)로부터 발생한 레이저 빔이 상기 마찰 교반부(140)에 의해 마찰이 발생하는 영역에 조사 가능하도록 구성할 수도 있다.

좀더 구체적인 예를 통해 설명을 하면, 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이, 상기 접합장치(100)는 본체(110)에 마찰 교반부(140)가 일 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 장착될 수 있다.

한편, 상기 마찰 교반부(140)는 직선 왕복운동과 함께 접합부재(1a)의 외부면에 접하여 마찰이 발생할 수 있도록 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 회전은 직선 왕복운동을 하는 방향이 회전축이 되도록 하여 회전 가능하도록 할 수 있다. 다른 한편, 상기 마찰 교반부(140)는 회전에 의한 마찰과 함께 레이저 빔의 조사가 가능하도록 회전축을 이루는 중앙부 영역에 레이저 관통홀(144)이 형성되어 조사되는 레이저 빔이 통과 가능하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 상기 마찰 교반부(140)는 그 일 단부가 상기 접합장치 본체(110)의 일 영역으로 노출되게 장착될 수 있으며, 상기 노출된 단부에는 접합부재(1a)의 면과 마찰을 일으킬 수 있도록 숄더부(141a)가 구비될 수 있다. 상기 숄더부(141a)는 접합부재(1a)의 외부면과 접촉면이 최대로 이루어질 수 있도록 구성되어 마찰열의 발생이 최대가 되도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 구성될 수 있는 상기 마찰 교반부(140)는 상기 본체(110)에 어느 일 방향(마찰 교반부가 직선 왕복운동하는 방향)으로 직선 왕복운동이 가능하도록 구비되는 이동부(120)에 장착될 수도 있다. 이 경우, 상기 이동부(120)는 가동부(130)에 의해 직선 왕복운동 가능하게 장착될 수도 있는데, 상기 가동부(130)는 상기 이동부(120)의 어느 일 이상의 측면에 대하여 작용력을 제공할 수 있도록 구성될 수도 있다.

예를 들어, 도 4a에 도시된 것과 같이, 상기 가동부(130)는 회전 모터로 구성되고, 상기 이동부(120)는 이동하는 방향으로 배치되는 랙기어부가 구비되어 상기 가동부(130)인 회전모터의 구동에 의해 이동부(120)의 랙기어부가 맞물리어 이동부(120)가 직선 왕복운동 가능하도록 구성할 수도 있다.

다른 일 예로, 도 4b에 도시된 것과 같이, 상기 가동부(130)는 실린더로 구성될 수도 있다. 이 경우, 실린더로 구성되는 가동부(130)는 일 단부가 접합장치 본체(110)에 장착되고, 다른 일 단부가 이동부(120)의 하부에 장착되어 이동부(120)가 직선 왕복운동 가능하도록 구성할 수도 있다. 이와 달리, 실린더로 구성되는 가동부(130)는 일 단부가 접합장치 본체(110)에 장착되고, 다른 일 단부가 이동부(120)의 상부에 장착되어 이동부(120)가 직선 왕복운동 가능하도록 구성할 수도 있다.

이 경우, 이동부(120)의 이동 거리에 대한 제한은 가동부(130)의 구동시간 및/또는 이동부(130)의 이동 거리를 감지하여 가동부(130)의 구동을 제어하도록 구성할 수도 있다. 이동부(130)의 이동거리를 조절하기 위하여, 로드셀, 리미트 스위치 또는 위치 감지용 센서 등을 이용하여 이동 거리를 감지하고, 이를 기초로 하여 가동부(130)의 구동을 제어할 수도 있다. 이 경우, 제어부(170)를 더 구비하여 상기 이동부(130)의 작동을 제어하도록 구성할 수도 있다. 한편, 가동부(130)의 작동 개시 시간과 작동 시간을 미리 제어부(170)에 설정하여 이를 통해 가동부(130)의 구동을 제어할 수도 있다.

한편, 상기 마찰 교반부(140)는 이동부(120)에 회전 가능하도록 장착하기 위 하여 본체(141)의 어느 일 영역에 베어링(142)이 구비될 수도 있다. 즉, 상기 마찰 교반부(140)는 상기 베어링(142)을 통해 이동부(120)에 회전 가능하도록 장착될 수도 있다. 이와 달리 상기 마찰 교반부(140)는 일반적으로 알려진 다른 구성 등을 통해 이동부(120)에 회전 가능하게 장착될 수도 있다.

상기 접합장치(100)에는 회전 구동부(150)가 구비되어 상기 마찰 교반부(140)로 회전력을 제공하도록 구성할 수도 있다. 상기 회전 구동부(150)는 이동부(120)의 어느 일 영역에 장착되어 마찰 교반부(140)로 회전력을 제공할 수도 있다. 이 경우, 상기 회전 구동부(150)는 회전모터를 이용하여 구성할 수도 있으며, 밸트, 기어 등과 같이 일반적으로 알려진 동력 전달부재(151)를 통해 회전력을 제공하도록 구성할 수도 있다. 한편, 상기 마찰 교반부 본체(141)의 어느 일 영역에는 기어부(143)가 더 형성되어 동력 전달부재(151)를 통해 회전 구동부(150)로부터 회전력의 전달이 용이하게 이루어지도록 구성할 수도 있다.

상기 설명된 것 이외에도, 상기 마찰 교반부(140)가 일 방향으로 직선운동 가능하게 하는 구성과 함께 회전 운동이 가능하도록 하기 위한 구성은 다른 일반적으로 알려진 구조적 결합 구성에 의해 다양한 구성이 가능하다. 따라서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하였다.

그리고, 상기 마찰 교반부(140)는 몸체(141)의 회전축을 이루는 방향으로 형성되는 레이저 관통홀(144)을 통해 레이저 빔이 조사하기 위하여 레이저 조사부(160)가 구비될 수 있다. 상기 레이저 조사부(160)는 레이저 빔을 조사하는 출력부(161)가 상기 마찰 교반부(140)의 레이저 관통홀(144)과 일직선을 이루도록 배치 될 수 있다. 이 경우, 레이저 발진기(163)는 접합장치 본체(110)의 외부에 배치되어 전달부(162)를 통해 레이저 빔을 상기 출력부(161)로 전달 가능하도록 구성할 수도 있다.

이와 달리, 상기 레이저 발진기(163)는 상기 접합장치 본체(110)에 구비되어 직접 출력부(161)로 레이저 빔을 전달되도록 구성하거나, 또는 전달부(162)를 통해 레이저 빔이 출력부(161)로 전달되도록 구성할 수도 있다. 상기 전달부(162)는 일반적으로 알려진 광섬유 등을 이용하여 구성할 수도 있다. 그리고, 상기 출력부(161)는 조사되는 레이저 빔의 조사각도 등의 조절을 위하여 빔 익스펜더(Beam Expander)와 레이저 헤드 등이 구비될 수도 있다. 한편, 상기 레이저 발진기(163)는 저출력용 발진기로 구성될 수도 있다.

상기 레이저 빔의 조사 시점 및/또는 조사시간, 그리고 레이저 빔의 출력세기 등을 제어부(170)를 통해 제어 가능하도록 구성할 수도 있다.

상기와 같은 실시예들과 같이 구성되는 경우, 마찰 교반 접합장치(100)는 다음과 같이 작동하여 두 접합부재(1a,1b)의 접합을 수행할 수 있다.

우선, 도 5의 (a)에 도시된 것과 같이, 상기 회전 구동부(150)로부터 회전력이 마찰 교반부(140)에 제공되고, 상기 마찰 교반부(140)가 회전을 하게 된다. 이때, 상기 가동부(130)에 의해 이동부(120)의 위치가 이동하게 되어 상기 마찰 교반부(140)가 접합부재(1a)의 접합이 이루어지게 되는 영역에 압착하게 된다.

도 5의 (b)에 도시된 것과 같이, 상기 접합부재(1a)의 접합이 이루어지게 되는 영역은 마찰 교반부(140)의 회전에 의해 숄더부(141a)와 접합부재(1a) 간에 마 찰열이 발생하게 된다. 상기 마찰열에 의해 상기 접합부재(1a)는 마찰열이 제공되는 영역이 연화되어 용융이 일어나게 된다. 이 경우, 상기 용융은 완전한 액상이 아니라 반고체 상태의 용융상태로 이루어질 수도 있다.

이 경우, 상기 마찰 교반부(140)의 회전속도와 가압력 등은 접합부재(1a,1b)의 재질과 물성 등의 조건에 따라 달리 설정될 수도 있으며, 제어부(170)에 의해 제어 가능하도록 구성할 수도 있다.

이와 같이 접합부재(1a)의 일정 영역이 용융되면, 도 5의 (c)에 도시된 것과 같이, 레이저 조사부(160)에 의해 조사된 레이저 빔(160a)이 상기 마찰 교반부 본체(141)에 형성된 레이저 관통홀(144)을 통과하여 숄더부(141a)에 의해 마찰이 이루어지는 영역으로 조사된다.

레이저 빔의 조사에 의해 상기 접합부재(1a,1b)의 용융깊이는 더 커지게 되고, 상기 마찰 교반부(140)의 회전과 레이저 빔의 조사에 의한 교반 및 온도 차이에 의한 교반이 이루어지게 된다. 즉, 마찰 교반부(140)의 회전에 의해 숄더부(141a)와 접한 용융영역(2)은 회전에 의한 교반이 이루어지게 되고, 레이저 빔의 조사에 의해 용융된 영역은 레이저 빔에 의해 상승되는 온도차에 의한 교반이 이루어지게 되며, 나머지 영역 또한 온도차에 의한 교반이 이루어지게 될 수 있다.

따라서, 두 접합부재(1a,1b)의 경계 영역에는 교반영역(2a)이 발생하게 되고, 상기 교반영역(2a)은 소성 유동이 발생하게 되어 조직이 치밀하게 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 마찰 교반부(140)의 접합시간 등은 접합부재(1a,1b)의 재질과 물성 등의 조건에 따라 달리 설정될 수도 있으며, 제어부(170)에 의해 제어 가능하도록 구성할 수도 있다.

이와 같이, 충분한 교반에 의한 소성유동이 이루어진 후에, 도 5의 (c)에 도시된 것과 같이 레이저 빔의 조사를 멈추고, 상기 마찰 교반부(140)를 접합부재(1a)로부터 이탈시켜 접합과정을 종료하게 된다.

이와 같은 접합과정에 의해 두 접합부재(1a,1b)의 경계영역을 포함하여 접합영역(3)이 형성되어 상기 두 접합부재(1a,1b)는 접합이 이루어지게 된다. 이 경우, 접합영역(3)은 홈이 발생하지 않게 된다.

상기 접합과정에 있어서, 상기 마찰 교반부(140)와 마주하는 반대편 접합부재(1b)에는 지지부(20)가 두 구비되어 마찰 교반부(140)에 의해 가해지는 압력에 의한 변형이 발생하지 않도록 구성할 수도 있다.

상기와 같이 설명된 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치는 상기 설명된 실시예의 구성이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1는 종래의 마찰 교반 접합장치에 의한 접합과정을 나타내는 도면이다.

도 2a는 종래의 마찰 교반 접합장치에 의한 접합된 접합부재의 단면 상태를 나타내는 사진이다.

도 2b는 종래의 전기 저항 방식으로 접합된 접합부재의 단면 상태를 나타내는 사진이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합장치의 구성에 관한 일 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합장치의 내부 구성에 관한 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합장치의 내부 구성에 관한 일 예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 교반 접합장치에 의해 접합부재가 접합되는 과정을 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 부분에 대한 설명*

1a,1b ... 접합부재 2 ... 용융 영역

2a ... 교반영역 3 ... 접합 영역

20 ... 지지부 100 ... 접합장치

110 ... 접합장치 본체 120 ... 이동부

130 ... 가동부 140 ... 마찰 교반부

141 ... 마찰 교반부 본체 141a ... 마찰부

142 ... 베어링 143 ... 기어부

144 ... 레이저 관통홀 150 ... 회전 구동부

151 ... 동력 전달부 160 ... 레이저 조사부

161 ... 출력부 162 ... 레이저 빔 전달부

164 ... 레이저 발진기

Claims (6)

1. 본체와;

   상기 본체에 어느 일 방향으로 직선 왕복운동 가능하게 장착되는 이동부와;

   상기 본체의 어느 일 위치에 결합되어 상기 이동부를 이동시키는 가동부와;

   상기 이동부의 이동 방향을 축으로 하여 회전 가능하도록 이동부에 결합되며, 회전 중심을 이루는 중앙부에 관통홀이 형성되고, 일 단부가 마찰열을 발생시키는 마찰부가 구비되는 마찰 교반부와;

   상기 이동부에 장착되어 마찰 교반부를 회전시키는 회전 구동부와;

   상기 마찰 교반부의 중앙부에 형성되는 관통홀을 통해 레이저 빔을 조사시키는 레이저 조사부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 조사부는 레이저 발진기로부터 발생하는 저출력의 레이저 빔이 전달부를 통해 제공되어 출력부를 통해 조사되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 교반부에 의해 접합부재의 접합을 위한 마찰열의 발생과 레이저 빔에 의한 접합을 위한 열의 공급은 순차적으로 이루어지거나, 또는 동시에 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마 찰 교반 접합장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 교반부와 레이저 조사부는 접합부재의 접합영역의 적어도 일부 이상의 영역을 용융시키고, 용융된 영역 중 적어도 일부 이상의 영역을 교반할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 교반부의 회전구동과 마찰 교반부가 장착된 이동부의 직선 왕복운동과 레이저 조사부에 의한 레이저의 조사를 제어하는 제어부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 마찰 교반부와 레이저 조사부는 접합부재에 대하여 점 용접이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔을 이용하는 마찰 교반 접합장치.

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