KR20100105214A - 이중 마찰압접 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치로, 방법은 2개의 척에 2개의 모재를 각각 설치하는 단계와; 상기 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키는 단계와; 하나의 모재가 설치되어 있는 척을 전진하여 척에 설치되어 있는 모재와 다른 척에 설치되어 있는 모재를 접촉시키는 단계와; 마찰열이 기 설정된 온도보다 높아졌을 때 2개의 척의 회전을 정지시키는 단계와; 두 개의 척중 어느 하나의 척을 더욱 강하게 밀어 2개의 모재를 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 장치는 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 2개의 모터; 상기 각 모터와 연결되어 모터로부터 발생한 회전력을 전달하는 2개의 벨트; 상기 각 모터로부터 공급되는 동력을 상기 벨트를 통해 전달받아 회전하는 2개의 풀리; 상기 풀리와 연결되어 풀리로 부터 동력을 전달받아 회전하고 마찰압접의 대상인 모재를 고정하며 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 척을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

압접, 척, 실린더, 회전, 모재

Description

이중 마찰압접 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TWO SIDE FRICTION WELDING}

본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치에 관한 것이다.

접합의 기술은 다양한 재료를 효과적으로 가공하여 서로 접합시킴으로써 결과적으로 손쉽게 소정의 목적을 달성하기 위한 장치 내지는 장비 또는 각종 도구를 만들 수 있도록 하는 중요기술중의 하나라고 하겠다.

종이의 경우 가위 내지는 칼을 이용하여 절단하고 풀을 이용하여 효과적으로 접합하는 방법을 동해 다양한 형태 및 목적을 달성할 수 있도록 하게 된다.

나무의 경우 톱 내지는 칼을 이용하여 절단 가공하여 소정의 모양을 형성하고 아교 또는 본드 등을 이용하여 접합하거나 못을 이용하여 결합함으로써 여러 형태로 구성하여 목적을 달성하고 때에 따라 나무를 적절히 가공하여 끼워맞춤 기술을 이용함으로써 적절한 형태를 갖도록 구성하는 방법이 사용되기도 한다.

이와 함께 금속의 경우 산소 절단, 레이저 절단 등 다양한 방법을 통해 소정의 모양을 갖을 수 있도록 절달하고 용접이라는 방법을 이용하여 금속끼리 접합하게 되는데, 용접의 경우 일차적으로 용접봉을 이용하여 금속끼리 접합하는 방법에서 부터 탄소용접 수중용접 등 다양한 기술을 이용하고 있는데, 이러한 용접 방법의 가장 큰 단점은 금속의 표면끼리 서로 연결하여 결합하는 방법을 사용함으로써 금속 내부는 용접되기 힘든 문제가 발생하기도 하고, 용접의 결과가 외부로 노출되어 별도의 가공을 수행하는데 많은 어려움이 따른다.

이와는 달리 마찰압접 즉 고속의 회전력을 이용하여 2개의 모재를 서로 접촉시키게 되면 모재 사이에서 마찰열이 발생하고 고도의 마찰열 발생은 금속을 소정의 용융상태로 변환시키며 이때 압력을 가하여 2개의 모재를 결합하게 되면 결과적으로 최적의 용접효율을 얻을 수 있게 된다.

이와 같은 용접 방법은 금속의 내부까지도 접합이 이루어지고 종단에는 외부로 노출되는 용접의 흔적을 가공하여 제거하여도 모재의 내부에는 적절한 용접상태가 유지되므로 효과적이라 하겠다.

그러나 상술한 마찰압접의 경우에 있어서는 일차적으로 고도의 마찰열을 얻기 위하여 고속의 회전력을 필요로 하는데, 본 발명에서는 2개의 모재를 서로 다른 방향으로 회전시켜 마찰열발생을 효과적으로 유도하고 모터의 부하를 최소화 할 수 있도록 한 방법 및 장치를 제시하고자 한다.

본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 마찰압접을 수행하는 장치의 마찰열을 이용한 압접의 효율을 극대화 할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위하여 본 발명은 2개의 척에 2개의 모재를 각각 설치하는 단계와; 상기 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키는 단계와; 하나의 모재가 설치되어 있는 척을 전진하여 척에 설치되어 있는 모재와 다른 척에 설치되어 있는 모재를 접촉시키는 단계와; 마찰열이 기 설정된 온도보다 높아졌을 때 2개의 척의 회전을 정지시키는 단계와; 두 개의 척중 어느 하나의 척을 더욱 강하게 밀어 2개의 모재를 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 척의 전진은 척과 연결되어 설치된 실린더에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 2개의 모터; 상기 각 모터와 연결되어 모터로부터 발생한 회전력을 전달하는 2개의 벨트; 상기 각 모터로부터 공급되는 동력을 상기 벨트를 통해 전달받아 회전하는 2개의 풀리; 상기 풀리와 연결되 어 풀리로 부터 동력을 전달받아 회전하고 마찰압접의 대상인 모재를 고정하며 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 척을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 척이 접근하여 척에 고정된 모재가 서로 접촉할 수 있도록 하나의 척을 전진 또는 후진 시키는 역할을 수행하는 중앙 실린더가 더 추가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 척에 모재가 공급되었을 때 자동으로 모재를 척에 고정하기 위하여 척을 후방으로 후진 시키는 역할을 수행하는 척 실린더가 2개의 척에 더 추가되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 척에 모재를 자동으로 공급하기 위하여 2개의 브이 블록이 서로 마주보는 형태로 구성되는 모재 공급기; 상기 모재 공급기를 지지하여 모재 공급기가 이탈하지 않도록 모재 공급기 측면 또는 상면에 바의 형태로 설치되는 공급기 지지대; 상기 공급지 지지대를 연결하여 상기 모재 공급기를 열거나 닫는 역할을 수행하는 공급기 실린더; 상기 실린더에 설치되어 상부로 바의 형태로 연장되어 있는 레일 연결구; 상기 레일 연결구와 연결되어 모재 공급기를 압접기 내부 또는 외부로 이송하는 레일이 더 추가되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구성된 본 발명은 마찰압접을 수행하는 장치의 마찰열을 이용한 압접의 효율을 극대화 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구성 및 구조에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 마찰압접 장치도를 도시하고 있는 것으로, 기존의 마찰압접 장치는 하나의 모터와 하나의 풀리 및 척으로 이루어지는데 이와 같은 구조는 하나의 모재만이 회전하게 되기 때문에 충분한 마찰열을 얻기 위하여 고도의 고속 회전력을 발생시켜야 하므로 회전력을 발생시키는 모터와 부가장치의 부하가 극도로 증가하는 문제가 발생하게 되는 것이다.

이러한 부하의 발생은 장치의 사용 연한이 줄어들게 되고 장치의 고장 발생빈도가 늘어나게 되므로 이를 효과적으로 해소하기 위해서는 2개의 모재를 동시에 회전시키되 서로 반대 방향으로 회전시키게 되면 효과적으로 마찰열을 발생시킴으로써 장치의 부하를 최소화 시킬 수 있는데, 예를 들어 하나의 모터를 사용하는 경우 3000알피엠의 회전력이 필요하다면 2개의 모터를 사용하는 경우에는 각기 1000알피엠만으로도 한방향 3000알피엠의 속도보다 더욱 효율이 뛰어난 마찰열을 얻을 수 있을 것이다.

이러한 아이디어에 기반하여 마찰압접 장치 즉 압접기(10)를 살펴보면 먼저 압접기(10)에 다양한 기능의 부가 장치가 구비되는데, 일차적으로 회전력을 발생시 키기 위한 모터인 1번 모터(20) 압접기 소정의 위치에 설치되어 있으며 상기 모터와 벨트(22)로 연결되어 1번풀리(30)가 설치되게 된다.

따라서 1번 모터가 회전하게 되면 벨트에 의해 동력이 전달되어 1번 풀리가 회전하게 되는 것이다.

상기 풀리가 회전하게 되면 상기 풀리의 회전력은 1번척으로 전달되게 되는데 상기 1번적에는 1번모재(70)가 장착되어 있어서 모재가 회전하게 되고, 2번 모터(21)와 벨트, 2번 풀리 및 2번 척(41)도 역시 1번 척과 동일하게, 2번 모터의 회전과 벨트의 동력전달과 2번 척의 회전 과정을 통해 회전하게 된다.

더불어 2번 척의 경우 중앙 실린더(60)의 동작을 통해서 상기 2번 척이 전방으로 전진할 수 있도록 구성되어 있는데 이런 전진 과정은 1번 척과 2번 척이 근접하도록 하여 1번 모재(70)와 2번 모재(71)가 서로 접촉하여 마찰열이 발생하도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

이후 다시 2개의 모터를 정지시키고 중앙 실린더(60)를 이용하여 더욱 강하게 밀게되면 종단에 2개의 모재가 서로 접합되는 용접 과정이 발생하여 마찰압접 과정이 종료되게 된다.

여기에서 더욱 효과적으로 장치를 사용하기 위해서는 장치의 동작을 자동화 하기 위하여 모재의 척에서의 고정은 현재 자동 선반에서 사용하는 방법과 같이 1번척 실린더(50)와 2번 척 실린더(51)의 동작을 통해서 모재를 고정할 수 있도록 하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다 하겠다.

일반적으로 현재 사용하는 방법은 척에 모재를 투입하고 실린더를 이용하여 척을 후진시키게 되면 모재가 척에 고정되는 형태로 구성되는 방법을 사용한다.

도 2는 본 발명에 의한 마찰압접 동작도를 도시하고 있는 것으로 가 척에 모재를 공급하고 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키게 되고 이후 다시 중앙 실린더(60)를 이용하여 2개의 모재를 서로 접촉시키게 되면 마찰열을 발생하게 되고 충분한 마찰열이 발생한 후에 척의 회전을 중지시키는 과정을 거쳐서 중앙 실린더의 압력을 더욱 강하게 하면 종단에 2개의 모재는 용접 즉 압접이 이루어지는 과정을 마치게 되는 것이다.

이와 같은 2개의 모터와 회전을 동시에 사용하게 되면 모터의 회전 속도를 저속으로 유지하여도 충분히 고열을 발생시킬 수 있는 마찰열 발생이 가능하고 마찰압접을 수행하기 위한 시간 또한 감소되기 때문에 작업 효율이 증가하게 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 장치의 모재 공급장치를 도시하고 있는 것으로, 모재의 공급에서 부터 작업의 완료에 이르기 까지 자동화를 달성하기 위해서는 모재의 공급에서 찾을 수 있을 것이다.

먼저 모재를 공급하는 것은 2개의 모재를 소정의 장소에 공급하여 두고 경사를 따라 이동할 수 있도록 구성하여 둔 상태에서 상기 모재 공급기(80)를 동작시키게 될 경우 상기 모재 공급기에 부착되어 있는 공급기 실린더(61)가 벌어진 상태에서 모재 방향으로 접근하여 모재를 잡게 된다.

여기에서 모재 공급기의 모양은 모재의 측징에 따라 달라질수 있는데 일반적으로 마찰압접에서 사용하여 모재가 환봉과 같은 구조이므로 상기 환봉구조를 잡을 수 있도록 브이 블록 모양을 하고 있으면 바람직하다 할 것이다.

상기 브이 블록이 도시된 바와 같이 공급기 지지대(81)에 의하여 지지되고 양측의 모재 공급기를 지지하고 있는 공급기 지지대를 공급기 실린더(61)로 연결함으로써 모재 공급기를 열고 닫을 수 있도록 하는 구조를 하게 된다.

여기에서 상기 모재 공급기의 이동을 위해서는 상기 모재 공급기 지지대를 연결하고 있는 공급기 실린더(61)에 레일 연결구(83)를 설치하여 레일을 따라 상기 모재 공급기가 이동할 수 있도록 하여 상기 모재 공급기 가 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 하면 효과적으로 모재 공급기를 운용할 수 있게 되는 것이라 하겠다.

또한 본 발명에서 사용하는 모재 공급기를 위한 레일의 경우 현재 일반적으로 널리 알려져 있으므로 그 적용상 큰 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구비된 각 구성은 본 발명의 목적을 효과적으로 달성하는 효과가 있으므로 산업화하여 생산하게 될 경우 국 내외적으로 수입대체효과 및 수출효과에 있어서 큰 경제적 효과를 달성할 것으로 기대되는바 크다 하겠다.

도 1은 본 발명에 의한 마찰압접 장치도

도 2는 본 발명에 의한 마찰압접 동작도

도 3은 본 발명에 의한 장치의 모재 공급장치

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 압접기 20: 1번모터

21: 2번모터 22: 벨트

30: 1번풀리 31: 2번 풀리

40: 1번 척 41: 2번 척

50: 1번척 실린더 51: 2번척 실린더

60: 중앙실린더 61: 공급기 실린더

70: 1번모재 71: 2번모재

80: 모재 공급기 81: 공급기 지지대

83: 레일 연결구

Claims (6)

1. 2개의 모재를 서로 마찰 시켜 고온을 발생시킨 후 압력을 가하여 접합을 수행하는 마찰압접 방법에 있어서,

   2개의 척에 2개의 모재를 각각 설치하는 단계와;

   상기 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키는 단계와;

   하나의 모재가 설치되어 있는 척을 전진하여 척에 설치되어 있는 모재와 다른 척에 설치되어 있는 모재를 접촉시키는 단계와;

   마찰열이 기 설정된 온도보다 높아졌을 때 2개의 척의 회전을 정지시키는 단계와;

   두 개의 척중 어느 하나의 척을 더욱 강하게 밀어 2개의 모재를 접합하는 단계;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 척의 전진은 척과 연결되어 설치된 실린더에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 방법.
3. 2개의 모재를 서로 마찰 시켜 고온을 발생시킨 후 압력을 가하여 접합을 수행하는 마찰압접 장치에 있어서,

   전원을 공급받아 동력을 발생시키는 2개의 모터;

   상기 각 모터와 연결되어 모터로부터 발생한 회전력을 전달하는 2개의 벨트;

   상기 각 모터로부터 공급되는 동력을 상기 벨트를 통해 전달받아 회전하는 2개의 풀리;

   상기 풀리와 연결되어 풀리로 부터 동력을 전달받아 회전하고 마찰압접의 대상인 모재를 고정하며 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 척;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 척이 접근하여 척에 고정된 모재가 서로 접촉할 수 있도록 하나의 척을 전진 또는 후진 시키는 역할을 수행하는 중앙 실린더가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 척에 모재가 공급되었을 때 자동으로 모재를 척에 고정하기 위하여 척을 후방으로 후진 시키는 역할을 수행하는 척 실린더가 2개의 척에 더 추가되는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 척에 모재를 자동으로 공급하기 위하여 2개의 브이 블록이 서로 마주보 는 형태로 구성되는 모재 공급기;

   상기 모재 공급기를 지지하여 모재 공급기가 이탈하지 않도록 모재 공급기 측면 또는 상면에 바의 형태로 설치되는 공급기 지지대;

   상기 공급지 지지대를 연결하여 상기 모재 공급기를 열거나 닫는 역할을 수행하는 공급기 실린더;

   상기 실린더에 설치되어 상부로 바의 형태로 연장되어 있는 레일 연결구;

   상기 레일 연결구와 연결되어 모재 공급기를 압접기 내부 또는 외부로 이송하는 레일;

   이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 이중 마찰압접 장치.

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