KR20160076702A

KR20160076702A - 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그

Info

Publication number: KR20160076702A
Application number: KR1020140187082A
Authority: KR
Inventors: 원광우; 김대근; 서종덕; 박수완
Original assignee: 주식회사 신영
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-07-01

Abstract

본 발명은 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 시편을 보다 안정적이고 확실하게 고정할 수 있는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그가개시된다.
본 발명은 제1시편과, 일측단부가 상기 제1시편의 타측단부와 적층되게 상기 제1시편의 상부에 배치된 제2시편을 접합하되, 상기 제1시편과 제2시편이 놓여지는 베이스패널과, 상기 제1,2시편과 나란하도록 상기 베이스패널 상단의 전단과 후단에 각각 배치된 제1,2수평프레임과, 양측단부가 상기 수평프레임의 양측상단에 얹혀지고, 상기 제1,2시편과 수직하도록 양측에 배치된 제1,2수직프레임과, 상기 제1,2수평프레임에 설치되어 전후방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1,2시편의 측면을 지지하는 제1,2가압수단과, 상기 제1,2수직프레임에 설치되어 상하방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1시편의 일측단부와 제2시편의 타측단부를 눌러 고정하는 제1,2누름수단을 포함하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그에 관한 것이다.

Description

리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그{jig for fixing specimen unified refill friction stir spot welding apparatus}

본 발명은 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 시편을 보다 안정적이고 확실하게 고정할 수 있는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그에 관한 것이다.

최근 자동차 산업의 각종 규제 강화에 따라 경량화 요구가 급증하고 있다. 이에 대한 대안으로 알루미늄 합금과 같은 경량비철금속의 적용 범위를 확대해 가고 있으며, 그에 따른 접합기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.

한편, 리필마찰교반점용접(R-FSSW)은 경량비철금속의 접합에 적합한 기술로써 기존 마찰교반점용접의 단점인 접합부 홀(hole)발생이 없으며, 보다 우수한 기계적 특성으로 차세대 접합 기술로써 주목 받고 있다.

도 1을 참조하면, 리필마찰교반점용접이란, 비소모성 공구(tool)를 고속으로 회전시켜 피접합재에 삽입하면 공구와 피접합재 간의 상호마찰에 의해 고온의 열이 발생하게 되는데, 이 마찰열에 의해 공구 주변의 재료는 연화되고, 공구의 교반에 의한 재료의 소성 유동으로 재료들이 강제 혼합 됨으로써 접합이 이루어진다. 이러한 점에서 기존 마찰교반점용접과 기본 메커니즘은 동일하나, 슬리브(2,sleeve)와 핀(3,pin)의 상대운동에 의하여 접합부(4)가 리필(refill)되어진다는 점에서 단일 툴(tool)을 적용하던 기존 마찰교반점용접(FSSW)과 차이가 있다.

상기한 바와 같은, 리필마찰교반점용접(R-FSSW)은 종래의 용융 용접과는 달리 고속 회전하는 공구를 피접합재에 삽입할 때 발생하는 고온의 마찰열에 의하여 접합이 이루어지는 고상접합 방식으로 접합 시 회전력 및 마찰열에 의한 재료의 변형을 버틸 수 있는 우수한 제품 구속력이 요구된다.

한국등록특허 10-1149272호 (2012.04.06 공개)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 용접이 진행되는 동안 시편을 보다 안정적이고 확실하게 고정할 수 있어 신뢰성 높은 실험 데이터를 확보할 수 있는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 제1시편과, 일측단부가 상기 제1시편의 타측단부와 적층되게 상기 제1시편의 상부에 배치된 제2시편을 접합하되, 상기 제1시편과 제2시편이 놓여지는 베이스패널과, 상기 제1,2시편과 나란하도록 상기 베이스패널 상단의 전단과 후단에 각각 배치된 제1,2수평프레임과, 양측단부가 상기 수평프레임의 양측상단에 얹혀지고, 상기 제1,2시편과 수직하도록 양측에 배치된 제1,2수직프레임과, 상기 제1,2수평프레임에 설치되어 전후방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1,2시편의 측면을 지지하는 제1,2가압수단과, 상기 제1,2수직프레임에 설치되어 상하방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1시편의 일측단부와 제2시편의 타측단부를 눌러 고정하는 제1,2누름수단을 포함하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그를 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스패널의 타측 상단에는 상기 제2시편의 하단과 접촉되어 상기 제2시편을 지지하도록 상기 제1시편의 두께와 동일한 두께를 갖는 스페이서가 형성된다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1,2가압수단은, 각각 상기 제1,2수평프레임을 전후방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 일단에 고정되어 상기 제1,2시편의 측면과 접촉하는 가압판과, 상기 스크류부재와 수직하도록 상기 스크류부재의 타단에 고정되는 손잡이를 포함한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1,2누름수단은, 각각 상기 제1,2수직프레임을 상하방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 하단에 고정되어 상기 제1,2시편의 상면과 접촉하는 누름판과, 상기 스크류부재와 수직하도록 상기 스크류부재의 상단에 고정되는 손잡이를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 시편을 상하/좌우로 고정 시킴으로써, 용접이 진행되는 동안 회전력에 의한 시편의 비틀림 및 벌어짐 등 접합부 성능에 악영향을 미치는 인자들을 미연에 방지함에 따라 신뢰성 높은 실험 데이터를 확보할 수 있다.

나아가, 경량비철금속 접합기술의 발전을 도모하는 것은 물론, 용접장비와 일체화가 가능하여 별도의 지그가 불필요하므로 제작비용 절감이 가능하고, 소형화가 가능하며, 용접장비로부터 쉽게 탈ㆍ부착이 가능하여 유지관리가 용이하다.

도 1은 리필마찰교반점용접의 과정을 개략적으로 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그를 통해 시편이 고정된 모습을 보인 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그가 리필마찰교반점용접 장비에 장착된 상태를 보인 정면도이다.

본 발명에 따른 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그는 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 시편을 보다 안정적이고 확실하게 고정할 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 2 내지 도 4에 나타내 보였다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그를 통해 시편이 고정된 모습을 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 시편 고정지그가 리필마찰교반점용접 장비에 장착된 상태를 보인 정면도이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그는 제1시편(10)과, 일측단부가 상기 제1시편(10)의 타측단부와 적층되게 상기 제1시편(10)의 상부에 배치된 제2시편(20)을 접합하기 위한 리필마찰교반점용접 장비(10)에 일체형으로 장착되는 것으로, 베이스패널(100)과, 제1,2수평프레임(210,220)과, 제1,2수직프레임(310,320)과, 제1,2가압수단(410,420)과, 제1,2누름수단(510,520)을 포함한다.

먼저, 상기 베이스패널(100)은 평판의 형태로 이루어지며, 그 상단에는 용접작업이 진행될 제1시편(10)과 제2시편(20)이 탑재된다. 제1시편(10)은 베이스패널(100)의 일측상단에 탑재되고, 제2시편(20)은 일측단부가 상기 제1시편(10)의 타측단부와 겹쳐지게 제1시편(10)의 타측단부 상단에 제1시편(10)과 일직선을 이루도록 배치된다. 이때, 상기 제2시편(20)의 타측단부는 공중에 떠있는 상태이거나 별도의 부재에 의해 지지된 상태이다.

제1,2수평프레임(210,220)은 직육면체의 바(bar)형상으로 이루어지며, 상기 제1,2시편(10,20)과 나란하도록 상기 베이스패널(100)의 전방 상단과 후방상단에 각각 배치된다. 상기 제1,2수평프레임(210,220)는 후술되는 제1,2가압수단(410,420)가 전진 및 후진하는 동안 제1,2가압수단(410,420)을 지지해주는 역할을 함과 동시에 후술되는 제1,2수직프레임(310,320)을 베이스패널(100)로부터 소정의 높이만큼 이격시키는 역할을 한다.

제1,2수직프레임(310,320)은 직육면체의 바(bar)형상으로 이루어지며, 양측단부가 상기 제1,2수평프레임(210,220)의 양측상단에 얹혀지고, 상기 제1,2시편(10,20)과 수직하도록 양측에 배치된다. 상기 제1,2수직프레임(310,320)은 후술되는 제1,2누름수단(510,520)이 승강하는 동안 제1,2누름수단(510,520)을 지지해주는 역할을 한다. 상기 제1,2수직프레임(310,320)은 상기 제1,2수평프레임(210,220)의 작용으로 베이스패널(100)로부터 소정의 높이만큼 이격된 상태이며, 따라서, 베이스패널(100)과 제1,2수직프레임(310,320) 사이 유격이 형성되어 그 공간을 통해 제1,2시편(10,20)을 베이스패널(100)에 탑재시킬 수 있다.

제1,2가압수단(410,420)은 상기 제1,2수평프레임(210,220)에 각각 설치되어 전후방향으로 이동하면서 상기 베이스패널(100)에 탑재된 제1,2시편(10,20)의 측면을 지지한다. 즉, 상기 제1,2가압수단(410,420)은 상기 제1,2수평프레임(210,220)에 지지된 상태로 전진 및 후진이 가능하다. 베이스패널(100)에 탑재된 제1,2시편(10,20)을 빼내거나, 베이스패널(100)에 제1,2시편(10,20)을 탑재할 경우 제1가압수단(410)은 전진하고 제2가압수단(420)은 후진하여 제1,2가압수단(410,420)의 간격은 벌어진다. 반면, 용접을 위해 베이스패널(100)에 제1,2시편(10,20)이 탑재되면, 제1가압수단(410)은 후진하고 제2가압수단(420)은 전진하여, 제1,2가압수단(410,420)의 간격이 좁혀지고 그 사이에 배치된 제1,2시편(10,20)과 밀착하여 제1,2시편(10,20)을 지지하게 된다. 따라서, 용접이 진행되는 동안 제1,2시편(10,20)이 흔들히거나 회전하지 않고 최초에 배치된 일직선의 상태를 유지할 수 있다.

상기 제1,2누름수단(510,520)은 상기 제1,2수직프레임(310,320)에 각각 설치되어 상하방향으로 이동하면서 상기 베이스패널(100)에 탑재된 제1시편(10)의 일측단부와 제2시편(20)의 타측단부를 눌러 고정한다. 즉, 상기 제1,2누름수단(510,520)은 상기 제1,2수직프레임(310,320)에 지지된 상태로 상승 및 하강이 가능하다. 베이스패널(100)에 탑재된 제1,2시편(10,20)을 빼내거나, 베이스패널(100)에 제1,2시편(10,20)을 탑재할 경우 제1,2누름수단(510,520)은 상승된 상태이다. 반면, 용접을 위해 베이스패널(100)에 제1,2시편(10,20)이 탑재되면, 제1,2누름수단(510,520)은 하강하여, 제1시편(10)의 일측단부와 제2시편(20)의 타측단부를 눌러서 제1,2시편(10,20)을 고정한다. 따라서, 용접이 진행되는 동안 제1,2시편(10,20)이 흔들히거나 회전하지 않고 최초에 배치된 일직선의 상태를 유지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스패널(100)의 타측 상단에는 상기 제2시편(20)의 하단과 접촉되어 상기 제2시편(20)을 지지하도록 상기 제1시편(10)의 두께와 동일한 두께를 갖는 스페이서(600)가 형성된다.

전술한 바와 같이 제2시편(20)은 제1시편(10)의 상부에 배치된다. 이때, 제2시편(20)의 일측단부는 제1시편(10)의 타측단부에 얹혀져 지지되지만, 타측단부는 공중에 떠있거나 자중에 의해 베이스패널(100)의 상단에 내려앉게 된다. 더구나 제2시편(20)의 타측단부가 공중에 떠있는 상태라 하더라도 제2누름수단(520)으로 제2시편(20)의 타측단부를 누르게되면 제2시편(20)은 일측으로 경사지게되어 용접작업이 제대로 이루어질 수 없다. 따라서, 제2누름수단(520)으로 제2시편(20)의 타측단부를 누르더라도, 제2시편(20)이 제1시편(10)과 나란한 상태를 유지할 수 있게 제1시편(10)의 두께와 동일한 두께를 같는 스페이서(600)를 베이스패널(100)의 타측 상단에 형성하여 상기 제2시편(20)의 타측단부를 지지한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 베이스패널(100)의 중심 하단에는 리필마찰교반점용접장비(1)에 형성된 고정홈에 끼워지는 고정돌기(700)가 형성된다. 따라서, 상기 시편고정지그는 상기 리필마찰교반점용접장비(1)의 고정홈에 고정돌기(700)는 끼우는 동작만으로 시편고정지그를 리필마찰교반점용접장비(1)에 고정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1,2가압수단(410,420)은, 각각 상기 제1,2수평프레임(210,220)을 전후방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재(411,421)와, 상기 스크류부재(411,421)의 일단에 고정되어 상기 제1,2시편(10,20)의 측면과 접촉하는 가압판(412,422)과, 상기 스크류부재(411,421)와 수직하도록 상기 스크류부재(411,421)의 타단에 고정되는 손잡이(413,423)를 포함한다.

이때, 상기 제1,2수평프레임(210,220)의 중심부에는 상기 스크류부재(411,421)가 관통하는 체결구가 타공된 상태이며, 상기 체결구의 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 스크류부재(411,421)와 나사체결된다.

따라서, 제1,2수평프레임(210,220)의 외측에 형성된 손잡이(413,423)를 회전하면 그 회전방향에 따라 스크류부재(411,421)가 회전하면서 제1,2수평프레임(210,220)에 지지되어 전진 또는 후진하게 되고, 이러한 과정에서 제1,2수평프레임(210,220)의 내측에 형성된 가압판(412,422)은 제1,2시편(10,20)과 밀착하거나 제1,2시편(10,20)과 멀어지면서 제1,2시편(10,20)의 양측면을 선택적으로 지지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1,2누름수단(510,520)은, 각각 상기 제1,2수직프레임(310,320)을 상하방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재(511,521)와, 상기 스크류부재(511,521)의 하단에 고정되어 상기 제1,2시편(10,20)의 상면과 접촉하는 누름판(512,522)과, 상기 스크류부재(511,521)와 수직하도록 상기 스크류부재(511,521)의 상단에 고정되는 손잡이(513,523)를 포함한다.

이때, 상기 제1,2수직프레임(310,320)의 중심부에는 상기 스크류부재(511,521)가 관통하는 체결구가 타공된 상태이며, 상기 체결구의 내주면에는 나사산이 형성되어 상기 스크류부재(511,521)와 나사체결된다.

따라서, 제1,2수직프레임(310,320)의 상부에 형성된 손잡이(513,523)를 회전하면 그 회전방향에 따라 스크류부재(511,521)가 회전하면서 승강하게 되고, 이러한 과정에서 제1,2수직프레임(310,320)의 하부에 형성된 누름판(512,522)은 제1,2시편(10,20)과 밀착하거나 제1,2시편(10,20)과 멀어지면서 제1,2시편(10,20)을 선택적으로 가압하여 고정시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 가압판(412,422) 및/또는 누름판(512,522)는 고무, 실리콘 등과 같이 소정의 마찰력을 갖는 쿠션재질로 이루어질 수 있다. 상기와 같이 가압판(412,422) 및/또는 누름판(512,522)이 쿠션재질로 이루어질 경우, 가압판(412,422) 및/또는 누름판(512,522)은 제1,2시편(10,20)에 밀착될 수 있으며, 제1,2시편(10,20)의 표면을 손상하지 않고 보호할 수 있음은 물론 가압판(412,422) 및/또는 누름판(512,522)과 제1,2시편(10,20)의 고정력을 높일 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리필마찰교반점용접 성능 평가용 시편 제작 시, 시편을 상하ㆍ좌우로 고정 시킴으로써, 용접이 진행되는 동안 회전력에 의한 시편의 비틀림 및 벌어짐 등 접합부 성능에 악영향을 미치는 인자들을 미연에 방지함에 따라 신뢰성 높을 실험 데이터를 확보할 수 있고, 경량비철금속 접합기술의 발전을 도모하는 것은 물론, 용접장비와 일체화가 가능하여 별도의 지그가 불필요하므로 제작비용 절감이 가능하고, 소형화가 가능하며, 용접장비로부터 쉽게 탈ㆍ부착이 가능하여 유지관리가 용이한 장점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1 : 리필마찰점용접 장비
10 : 제1시편
20 : 제2시편
100 : 베이스패널
210 : 제1수평프레임
220 : 제2수평프레임
310 : 제1수직프레임
320 : 제2수직프레임
410 : 제1가압수단
411,421 : 스크류부재
412,422 : 가압판
413,423 : 손잡이
420 : 제2가압수단
510 : 제1누름수단
511,521 : 스크류부재
512,522 : 누름판
513,523 : 손잡이
520 : 제2누름수단
600 : 스페이서

Claims

제1시편과, 일측단부가 상기 제1시편의 타측단부와 적층되게 상기 제1시편의 상부에 배치된 제2시편을 접합하기 위한 리필마찰교반점용접 장비에 일체형으로 장착되는 시편 고정지그에 있어서,
상기 제1시편과 제2시편이 놓여지는 베이스패널;
상기 제1,2시편과 나란하도록 상기 베이스패널 상단의 전단과 후단에 각각 배치된 제1,2수평프레임;
양측단부가 상기 수평프레임의 양측상단에 얹혀지고, 상기 제1,2시편과 수직하도록 양측에 배치된 제1,2수직프레임;
상기 제1,2수평프레임에 설치되어 전후방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1,2시편의 측면을 지지하는 제1,2가압수단;
상기 제1,2수직프레임에 설치되어 상하방향으로 이동하면서 상기 베이스패널에 탑재된 제1시편의 일측단부와 제2시편의 타측단부를 눌러 고정하는 제1,2누름수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그.
제 1항에 있어서,
상기 베이스패널의 타측 상단에는 상기 제2시편의 하단과 접촉되어 상기 제2시편을 지지하도록 상기 제1시편의 두께와 동일한 두께를 갖는 스페이서가 형성된 것을 특징으로 하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그.
제 1항에 있어서,
상기 제1,2가압수단은, 각각 상기 제1,2수평프레임을 전후방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 일단에 고정되어 상기 제1,2시편의 측면과 접촉하는 가압판과, 상기 스크류부재와 수직하도록 상기 스크류부재의 타단에 고정되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그.
제 1항에 있어서,
상기 제1,2누름수단은, 각각 상기 제1,2수직프레임을 상하방향으로 관통하여 나사결합되는 스크류부재와, 상기 스크류부재의 하단에 고정되어 상기 제1,2시편의 상면과 접촉하는 누름판과, 상기 스크류부재와 수직하도록 상기 스크류부재의 상단에 고정되는 손잡이를 포함하는 것을 특징으로 하는 리필마찰교반점용접 장비 일체형 시편 고정지그.