KR20180125559A - 마찰 교반 접합 장치 - Google Patents

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도미오 오다꾸라
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가부시키가이샤 히타치 파워 솔루션즈
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Abstract

접합 툴의 마모나 파손을 억제하면서, 적절한 마찰 교반 접합을 실현할 수 있는 마찰 교반 접합 장치를 실현한다. 그 때문에, 피접합 부재에 맞닿으면서 회전하여, 피접합 부재에 소성 유동 현상을 발생시키는 접합 툴(1)과, 접합 툴(1)을 파지하고, 접합 툴(1)과 함께 회전하는 툴 홀더(2)와, 툴 홀더(2)에 형성되며, 접합 툴(1)에 대하여 냉매를 공급하는 공급로(202, 203, 204, 252)를 설치하였다.

Description

마찰 교반 접합 장치
본 발명은 마찰 교반 접합 장치에 관한 것이다.
마찰 교반 접합 장치(이하, FSW(Friction Stir Welding) 장치라 함)는 회전하는 접합 툴로 피접합 부재에 마찰열을 부여하여, 피접합 부재에 소성 유동 현상을 발생시키고, 접합 툴로 피접합 부재를 교반하여, 피접합 부재를 접합하는 장치이다. 여기서, 접합 툴을 연속적으로 사용하여 과열 상태로 되면, 접합 툴이 마모 또는 파손되기 쉬워진다. 이 문제에 관해, 하기 특허문헌 1의 청구항 1에는, 「…상기 툴 온도가 미리 정해진 관리 온도 범위 내에 들어가도록, 상기 툴 회전 구동 장치에 의해 구동되는 상기 접합 툴의 회전 속도 및 상기 툴 이동 구동 장치에 의해 구동되는 상기 접합 툴의 이동 속도 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치를 구비한다…」라고 기재되어 있다.
일본 특허 제5883978호 공보
특허문헌 1의 기술에 의해, 접합 툴의 회전 속도 또는 이동 속도를 제어하면, 확실히 접합 툴의 온도를 어느 정도는 내리는 것은 가능하다. 그러나, 이것에 의해 피접합 부재에 부여하는 마찰열이 불충분해지면, 접합 개소에 다양한 결함이 나타나기 쉬워진다. 한편, 접합 개소에 결함이 나타나지 않을 정도의 회전 속도 또는 이동 속도를 유지하면, 상술한 바와 같이, 접합 툴이 과열 상태로 되어, 접합 툴이 마모 또는 파손되기 쉬워진다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 접합 툴의 마모나 파손을 억제하면서, 적절한 마찰 교반 접합을 실현할 수 있는 마찰 교반 접합 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 마찰 교반 접합 장치는, 피접합 부재에 맞닿으면서 회전하여, 상기 피접합 부재에 소성 유동 현상을 발생시키는 접합 툴과, 상기 접합 툴을 파지하고, 상기 접합 툴과 함께 회전하는 툴 홀더와, 상기 툴 홀더에 형성되며, 상기 접합 툴에 대하여 냉매를 공급하는 공급로와, 상기 툴 홀더에 형성되며, 상기 접합 툴로부터 상기 냉매를 회수하는 회수로와, 상기 회수로로부터 회수된 상기 냉매를 냉각하여 상기 공급로로 되돌리는 냉각부와, 상기 툴 홀더를 회동 가능하게 지지하는 지지부를 갖고, 상기 툴 홀더와 상기 지지부의 대향부에는 제1 환상 유로와 제2 환상 유로가 형성되어 있고, 상기 제1 및 제2 환상 유로는, 주위 방향을 따라서 상기 지지부의 내주면을 일주하도록 형성되는 링상의 홈인 지지부측 오목부와, 상기 지지부측 오목부에 대향하여 상기 툴 홀더에 형성되는 링상의 홈인 툴 홀더측 오목부를 갖고, 상기 공급로는, 진행 냉매가 유통되는 상기 제1 환상 유로에 연통되고, 상기 회수로는, 복귀 냉매가 유통되는 상기 제2 환상 유로에 연통되고, 상기 냉각부는, 상기 제1 환상 유로에 상기 냉매를 공급함과 함께, 상기 제2 환상 유로로부터 상기 냉매를 회수하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 접합 툴의 마모나 파손을 억제하면서 적절한 마찰 교반 접합을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 의한 FSW 장치의 사시도이다.
도 2는 FSW 장치의 주요부의 단면도이다.
도 3은 도 2의 I-I 단면도이다.
도 4는 도 2의 II-II 단면도이다.
도 5는 접합 툴의 강도 특성도이다.
도 6은 FSW 장치의 제어 계통의 블록도이다.
도 7은 접합 툴의 온도의 추이예를 도시한 도면이다.
[실시 형태의 전체 구성]
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 공통되는 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 FSW 장치(100)(마찰 교반 접합 장치)의 사시도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, FSW 장치(100)는 장치 본체부(105)와, 제어부(50)와, 냉각부(60)를 갖고 있다. 또한 장치 본체부(105)는 돌기부(11)를 구비한 접합 툴(1)과, 접합 툴(1)을 보유 지지하는 툴 홀더(2)와, 툴 홀더(2)를 회전 가능하게 보유 지지하는 하우징(3)을 갖고 있다. 여기서, 하우징(3)은 원통상의 용기이며, 그 내부에는, 주축 CL을 중심으로 대략 원기둥상의 툴 홀더(2)를 회전시키는 주축 모터(6) 등이 수납되어 있다. 또한, 주축 CL은 대략 원기둥상의 툴 홀더(2)의 중심축을 가리킨다.
접합 툴(1) 및 툴 홀더(2)를 이상과 같이 하여 보유 지지한 하우징(3)은, 도시하지 않은 머시닝 툴이나 다축 로봇의 암(4)의 선단부에 장착되어 있다. 즉, 접합 툴(1)은 머시닝 툴이나 다축 로봇에 의한 암(4)의 구동에 의해, 상하 방향으로도 평면 방향으로도 자유자재로 이동 가능하도록 구성되어 있다.
접합 툴(1)의 돌기부(11)는, 주축 CL을 중심으로 하는 핀상의 형상을 갖고 있고, 종종 접합 툴 핀부라고도 불린다. 여기서, 각종 금속인 피접합 부재(101a, 101b)를 접합하는 경우를 상정한다. 이 경우, 툴 홀더(2)에 보유 지지된 접합 툴(1)은 회전하면서, 그 돌기부(11)를 피접합 부재(101a, 101b)의 경계인 접합 선(102) 상에 압입시킨다. 이때, 돌기부(11)는 접합 툴(1) 본체의 저면부의 돌기부(11)를 제외한 부분(툴 숄더부(12)라 칭함)이 피접합 부재(101a, 101b)의 표면에 접촉하는 위치까지 압입된다.
돌기부(11)가 압입되면, 돌기부(11) 및 툴 숄더부(12)가 피접합 부재(101a, 101b)에 접촉하면서 회전할 때의 마찰열에 의해, 피접합 부재(101a, 101b)에는 소성 유동 현상이 발생한다. 그리고, 이 소성 유동 현상이 발생한 피접합 부재(101a, 101b)의 구성 재료가 접합 툴(1)에 의해 교반되어, 서로 섞인다. 또한, 제어부(50)는, 돌기부(11)가 피접합 부재(101a, 101b)에 압입된 상태에서 접합 선(102)을 따라서 접합 툴(1)을 이동하도록 제어한다. 그 결과, 피접합 부재(101a, 101b)는 그 경계부가 접합된다.
냉각부(60)는 접합 툴(1)을 냉각한다. 즉, 냉각부(60)는 냉각된 냉매를 하우징(3), 툴 홀더(2)를 통해 접합 툴(1)에 공급함과 함께, 접합 툴(1)에 의해 승온된 냉매를 툴 홀더(2), 하우징(3)을 통해 회수한다. 또한, 냉매는 예를 들어 「물」 등의 액체여도 되고, 기체여도 된다. 여기서, 하우징(3)의 내부에는, 회동 가능하게 툴 홀더(2)를 지지하면서, 냉매를 유통시키는 지지부(30)가 설치되어 있다. 또한, 제어부(50)는 접합 툴(1)의 회전 속도 이동 속도, 이동 방향 등을 제어함과 함께, 냉각부(60)에 대하여 냉매의 유속 등을 명령한다.
[툴 홀더 주변의 상세]
다음에, 도 2는 장치 본체부(105)의 주요부의 단면도이다. 즉, 도 1에 있어서, 접합 툴(1), 툴 홀더(2) 및 지지부(30)를 주축 CL을 따라서 절단하면, 도 2에 도시한 바와 같이 된다. 또한, 툴 홀더(2)는 다양한 방향으로 향할 수 있지만, 여기에서는 도 2에 있어서의 지면 상방을 「상」이라 칭하고, 지면 하방을 「하」라 칭한다.
도 2에 있어서 지지부(30)는, 대략 원통상으로 형성되어 있고, 그 상하단의 내면에는 베어링(302, 312)이 장착되어 있다. 이에 의해, 지지부(30)는 툴 홀더(2)를 회동 가능하게 지지한다.
또한, 툴 홀더(2)는 피지지부(20)와, 보유 지지부(24)를 갖고 있다. 피지지부(20)는 그 상단부가 주축 모터(6)(도 1 참조)에 결합되고, 그 하면에는 대략 원기둥상으로 움푹 패인 오목부(224)가 형성되어 있다. 보유 지지부(24)는 그 상부가 오목부(224)에 삽입된다. 또한, 피지지부(20)의 하부에는, 방사 방향으로 나사 구멍(222)이 형성되어 있다. 이 나사 구멍(222)에 도시하지 않은 볼트를 나사 결합하여 체결함으로써, 피지지부(20)와 보유 지지부(24)가 서로 고정된다.
또한, 보유 지지부(24)의 하면에는, 대략 원기둥상으로 움푹 패인 오목부(266)가 형성되어 있다. 접합 툴(1)은 그 상단부가 오목부(266)에 삽입된다. 또한, 보유 지지부(24)의 하부에는, 방사 방향으로 나사 구멍(268)이 형성되어 있다. 이 나사 구멍(268)에 도시하지 않은 볼트를 나사 결합하여 체결함으로써, 보유 지지부(24)와 접합 툴(1)이 서로 고정된다. 지지부(30)의 외주에는, 냉매를 지지부(30)에 공급하는 진행 배관(41)과, 냉매를 지지부(30)로부터 회수하는 복귀 배관(42)이 접속되어 있다. 지지부(30)에는, 외주면과 내주면을 삽입 관통하는 관통 구멍인 진행 유로(304)와 복귀 유로(314)가 형성되어 있다.
또한, 유로(304, 314)에 연통되도록, 지지부(30)의 내주면에는, 단면 대략 U자상의 오목부(306, 316)가 형성되어 있다. 오목부(306, 316)는, 주위 방향을 따라서 내주를 일주하도록 형성되어 있기 때문에, 오목부(306, 316)는, 링상의 홈이 된다. 또한, 피지지부(20)에는, 오목부(306, 316)에 대향하는 개소에, 단면 대략 U자상의 오목부(206, 216)가 형성되어 있다. 이에 의해, 오목부(206, 306) 사이에는, 진행 냉매가 유통되는 환상 유로 L1(제1 환상 유로)가 형성되고, 오목부(216, 316) 사이에는, 복귀 냉매가 유통되는 환상 유로 L2(제2 환상 유로)가 형성된다. 환상 유로 L1의 상하 및 환상 유로 L2의 하방에 있어서, 피지지부(20)와 지지부(30) 사이에는, 링상의 패킹(210)이 끼워져 있고, 이에 의해 환상 유로 L1, L2의 수밀 상태가 유지된다. 피지지부(20)에는, 주축 CL을 중심으로 하는 관로인 공급로(202)가 형성되어 있다.
또한, 공급로(202)와 환상 유로 L1은, 반경 방향을 따라서 형성된 2개의 관로인 공급로(203, 204)에 의해 연통되어 있다. 또한, 환상 유로 L2에는, L자상의 경로를 갖는 2개의 회수로(213, 214)가 접속되어 있다. 또한, 보유 지지부(24)에는, 피지지부(20)의 공급로(202), 회수로(213, 214)에 각각 연통되는 공급로(252), 회수로(253, 254)가 형성되어 있다. 접합 툴(1)의 상부에는, 환상의 회수로(260)가 형성되어 있다. 회수로(253, 254)는 이 회수로(260)에 연통되어 있다.
다음에, 도 3은 도 2에 있어서의 I-I 단면도이고, 도 4는 도 2에 있어서의 II-II 단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, I-I 단면에서는, 공급로(252) 및 회수로(253, 254)는 단면 원형의 유로이다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, II-II 단면에서는, 회수로(253, 254)는 회수로(260)에 연통되고, 공급로(252)의 주위는 원통상 돌출부(262)로 되어 있다.
도 2로 되돌아가, 접합 툴(1)은 기둥체상으로 형성된 본체부(10)와, 본체부(10)의 하단에 형성된 돌기부(11)를 갖고 있다. 또한, 접합 툴(1)에는, 온도 센서(114)가 매설되어 있다. 또한, 도시의 예에서는, 온도 센서(114)는 툴 숄더부(12)보다 상방에 매설되어 있지만, 온도 센서(114)를 툴 숄더부(12)보다도 하방, 즉 돌기부(11)의 내부에 매설해도 된다.
또한, 원통상 돌출부(262)는 본체부(10)의 상단측으로 냉매를 분출한다. 냉각 매체는, 공급로[203(204)]로부터 공급되어, 본체부(10)의 냉각에 기여한 후, 회수로[213(214)]를 통해 회수된다. 본체부(10)의 상단에 오목부(112)를 형성하고, 오목부(112)를 향하여 냉매를 분출함으로써 돌기부(11)의 냉각 효과를 높임과 함께, 냉각 매체를 체류시켜도 된다. 그 경우, 이 오목부(112)에 원통상 돌출부(262)를 헐겁게 삽입하는 형상으로 해도 된다. 또한, 오목부(112)의 깊이는, 목표로 하는 냉각 효과에 기초하여 미리 설정한 깊이로 하지만, 유의한 냉각 효과를 얻기 위해 5㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10㎜ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
지지부(30)의 하면에는, 원환상의 고정 통신부(320)가 장착되어 있다. 또한, 피지지부(20)에는, 고정 통신부(320)와 동심을 이루도록, 원환상의 회전 통신부(220)가 장착되어 있다. 툴 홀더(2)가 회전하면, 회전 통신부(220)와 고정 통신부(320)는 상대적으로 회전하지만, 그 회전 상태에 있어서 고정 통신부(320)로부터 회전 통신부(220)에 대하여 전력이 공급됨과 함께, 고정 통신부(320)와 회전 통신부(220)는 쌍방향으로 통신한다. 특히, 회전 통신부(220)로부터 고정 통신부(320)에 대하여, 온도 센서(114)의 측정 결과인 툴 온도 T가 송신된다. 그리고, 해당 툴 온도 T는, 고정 통신부(320)로부터 제어부(50)(도 1 참조)에 전송된다.
[접합 툴의 강도 특성]
도 5는 접합 툴(1)의 강도 특성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 접합 툴(1)의 강도는, 접합 툴(1)의 온도(툴 온도 T)가 높아질수록 약해진다. 여기서, 온도 상승에 대하여 강도가 급준하게 떨어지기 시작하는 온도를 「목표 상한 온도 TS」라 칭한다. 또한, 목표 상한 온도 TS는, 특별히 엄밀한 정의가 정해져 있는 것은 아니다. 접합 툴(1)의 강도 특성 및 목표 상한 온도 TS는, 접합 툴(1)의 재질에 따라 정해진다. 단, 강도 특성의 커브의 형상은, 접합 툴(1)의 재질에 관계없이, 대략 공통되어 있고, 도 5에 도시한 바와 같은 형상으로 된다.
예를 들어, 접합 툴(1)의 재질이 SDK-61강(JIS G 4404)인 경우, 목표 상한 온도 TS는 400℃ 부근으로 된다. 접합 툴(1)은, 목표 상한 온도 TS를 초과하여 사용하면, 급격하게 마모 또는 파손되기 쉬워지기 때문에, 목표 상한 온도 TS 이하에서 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 접합 툴(1)을 연속적으로 사용하는 경우에는, 접합 툴(1)에 대한 적극적인 냉각을 행하지 않는 한, 그 온도를 목표 상한 온도 TS 이하로 머물게 하는 것은 어려워, 접합 툴(1)의 수명 저하를 초래하였던 것이 종래의 실정이다.
[제어 계통]
도 6은 본 실시 형태에 의한 FSW 장치(100)의 제어 계통의 블록도이다.
도 6에 있어서, 냉각부(60)는 냉매 탱크(62)와, 펌프(64)와, 냉각기(66)를 갖고 있다. 냉매 탱크(62)는 냉매를 저장하고, 냉각기(66)는 냉매 탱크(62) 내의 냉매를 냉각하여, 소정 온도 범위로 유지한다. 펌프(64)는 진행 배관(41)을 통해, 냉매를 장치 본체부(105)에 공급하여, 냉매를 유통시킨다. 또한, 장치 본체부(105)에 있어서 승온된 냉매는, 복귀 배관(42)을 통해 냉매 탱크(62)에 회수된다. 또한, 도시의 예에서는, 펌프(64)를 진행 배관(41)에 설치하였지만, 복귀 배관(42)에 형성해도 되고, 양쪽의 배관(41, 42)에 설치해도 된다.
또한, 제어부(50)는 온도 설정부(52)와, 감산부(54)와, 펌프 구동 명령 출력부(56)를 갖고 있다. 온도 설정부(52)는 접합 툴(1)의 목표 온도 TR을 설정한다. 감산부(54)는 목표 온도 TR과 툴 온도 T의 편차(TR-T)를 출력한다. 펌프 구동 명령 출력부(56)는 이 편차(TR-T)에 기초하여, 펌프(64)의 토출 속도를 제어한다. 즉, 펌프 구동 명령 출력부(56)는 툴 온도 T가 목표 온도 TR 미만일 때는 펌프(64)를 정지시키고, 툴 온도 T가 목표 온도 TR 이상인 경우에 펌프(64)를 동작시킨다. 그리고, 펌프(64)를 동작시키는 경우에는, 편차(TR-T)의 절댓값이 커질수록(즉 툴 온도 T가 높아질수록) 펌프(64)의 토출 속도가 높아지도록, 펌프(64)를 피드백 제어한다.
[온도의 추이예]
도 7은 본 실시 형태에 있어서의 접합 툴(1)의 툴 온도 T의 추이예를 도시하는 도면이다.
도 7에 있어서, 돌기부(11)(도 1 참조)가 피접합 부재(101a, 101b)의 표면에 접촉하고, 압입되어, 툴 숄더부(12)가 그 표면에 접촉하는 시각을 t1이라 한다. 이 시각 t1까지, 온도 센서(114)(도 2 참조)에 의해 계측되는 툴 온도 T는 거의 상승하지 않는다. 시각 t1 이후, 툴 숄더부(12)가 회전하면서 피접합 부재(101a, 101b) 표면에 계속해서 접촉함으로써, 마찰열이 계속해서 발생하여, 툴 온도 T가 상승해 간다.
그 후, 시각 t2에서 툴 온도 T가 소정의 온도 T1에 도달하였다. 이에 의해, 제어부(50)는 피접합 부재(101a, 101b)에 소성 유동 현상이 발생하였다고 판단한다. 이 상태를 「접합 개시 상태」라 칭한다. 또한, 도 7의 예에서는, 온도 T1은, 도 6에 도시한 목표 온도 TR과 동일하게 하고 있지만, 양자를 상이한 온도로 해도 된다. 또한, 시각 t1 내지 t2까지의 시간은, 소성 유동 현상이 발생하는 것을 기다리는 시간이며, 「홀드 시간」이라 불린다.
접합 개시 상태로 되면, 제어부(50)는 접합 툴(1)의 돌기부(11)를 피접합 부재(101a, 101b)에 압입한 채로의 상태로, 접합선(102)을 따라서 접합 툴(1)의 이동을 개시한다. 그 후, 제어부(50)는 접합 툴(1)이 소정의 접합 종료점에 도달하는 시각 t3까지, 접합 툴(1)의 이동을 속행한다. 시각 t2 내지 t3까지의 시간을 「접합 시간」이라 칭한다. 시각 t3에서 접합 시간이 종료되면, 접합 툴(1)의 돌기부(11)는 피접합 부재(101a, 101b)로부터 빼내어지고, 접합 툴(1)의 온도는 급속하게 저하된다.
시각 t2 내지 t3의 접합 시간에 있어서, 툴 온도 T는, 특성 Q1로 나타내는 바와 같이, 온도 T1 내지 T2의 범위에서 변동한다. 이것은, 펌프(64)에 의한 냉매의 토출 속도가 제어부(50)에 의해 피드백 제어되므로, 툴 온도 T의 변동이 억제되기 때문이다. 여기서, 도 7에 도시한 온도 T2는, 도 5에 도시한 목표 상한 온도 TS와 동일한 값이다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 접합 시간 전체에 걸쳐, 툴 온도 T를 목표 상한 온도 TS 이하로 억제할 수 있어, 접합 툴(1)의 마모나 파손을 억제할 수 있다.
또한, 냉각부(60)를 전혀 동작시키지 않은 경우의 툴 온도 T의 특성을 도시의 특성 Q2로서 나타낸다. 특성 Q2에 있어서는, 툴 온도 T는 온도 T2(=목표 상한 온도 TS)보다도 높은 온도 T3에까지 도달하고 있어, 접합 툴(1)이 마모 및 파손되기 쉬워진다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 FSW 장치(100)에 따르면, 피접합 부재(101a, 101b)에 맞닿으면서 회전하여, 피접합 부재(101a, 101b)에 소성 유동 현상을 발생시키는 접합 툴(1)과, 접합 툴(1)을 파지하고, 접합 툴(1)과 함께 회전하는 툴 홀더(2)와, 툴 홀더(2)에 형성되며, 접합 툴(1)에 대하여 냉매를 공급하는 공급로(202, 203, 204, 252)를 가지므로, 피접합 부재(101a, 101b)에 충분한 마찰열을 부여하면서 접합 툴(1)을 냉각할 수 있어, 접합 툴(1)의 마모나 파손을 억제하면서 적절한 마찰 교반 접합을 실현할 수 있다.
[변형예]
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형이 가능하다. 상술한 실시 형태는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 예시한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여 삭제하거나, 혹은 다른 구성의 추가·치환을 하는 것이 가능하다. 상기 실시 형태에 대하여 가능한 변형은, 예를 들어 이하와 같은 것이다.
(1) 상기 실시 형태에 있어서는, 냉각부(60)는 툴 홀더(2)의 외부에 배치하였지만, 냉각부(60)를 툴 홀더(2)의 내부에 배치해도 된다. 이에 의해, 냉매의 유로는 툴 홀더(2)의 내부에서 완결되기 때문에, 저렴한 구성으로 수밀성을 높일 수 있다.
(2) 또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 냉매는 순환시켜 재이용하였지만, 냉매를 순환시키지 않고, 일회용으로 해도 된다. 예를 들어, 냉매로서 「물」을 채용하고, 접합 툴(1)을 기화 냉각하고, 그 결과로서 생긴 수증기를 장치 본체부(105)의 외부로 배출해도 된다.
1 : 접합 툴
2 : 툴 홀더
10 : 본체부
11 : 돌기부
30 : 지지부
50 : 제어부
60 : 냉각부
62 : 냉매 탱크
64 : 펌프
66 : 냉각기
100 : FSW 장치(마찰 교반 접합 장치)
101a, 101b : 피접합 부재
105 : 장치 본체부
112 : 오목부
114 : 온도 센서
202, 203, 204, 252 : 공급로
213, 214, 253, 254 : 회수로
L1 : 환상 유로(제1 환상 유로)
L2 : 환상 유로(제2 환상 유로)

Claims (4)

  1. 피접합 부재에 맞닿으면서 회전하여, 상기 피접합 부재에 소성 유동 현상을 발생시키는 접합 툴과,
    상기 접합 툴을 파지하고, 상기 접합 툴과 함께 회전하는 툴 홀더와,
    상기 툴 홀더에 형성되며, 상기 접합 툴에 대하여 냉매를 공급하는 공급로와,
    상기 툴 홀더에 형성되며, 상기 접합 툴로부터 상기 냉매를 회수하는 회수로와,
    상기 회수로로부터 회수된 상기 냉매를 냉각하여 상기 공급로로 되돌리는 냉각부와,
    상기 툴 홀더를 회동 가능하게 지지하는 지지부와,
    상기 접합 툴에 매설된 온도 센서와,
    제어부를 갖고,
    상기 툴 홀더와 상기 지지부의 대향부에는 제1 환상 유로와 제2 환상 유로가 형성되어 있고,
    상기 제1 및 제2 환상 유로는, 주위 방향을 따라서 상기 지지부의 내주면을 일주하도록 형성되는 링상의 홈인 지지부측 오목부와, 상기 지지부측 오목부에 대향하여 상기 툴 홀더에 형성되는 링상의 홈인 툴 홀더측 오목부를 각각 갖고,
    상기 공급로는, 진행 냉매가 유통되는 상기 제1 환상 유로에 연통되고,
    상기 회수로는, 복귀 냉매가 유통되는 상기 제2 환상 유로에 연통되고,
    상기 냉각부는, 상기 냉매를 저장하는 냉매 탱크와, 상기 냉매를 유통시키는 펌프와, 상기 냉매 탱크 내의 상기 냉매를 냉각하는 냉각기를 갖고, 상기 제1 환상 유로에 상기 냉매를 공급함과 함께, 상기 제2 환상 유로로부터 상기 냉매를 회수하는 것이며,
    상기 제어부는, 상기 온도 센서에 의해 검출된 툴 온도와, 목표 온도의 편차에 기초하여, 상기 펌프에 의한 상기 냉매의 토출 속도를 제어하는 것인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 툴 온도가 소정의 목표 온도 이상인 것을 조건으로 하여, 상기 펌프를 구동하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 툴 온도가 높아질수록 상기 펌프에 의한 상기 냉매의 토출 속도가 높아지도록, 상기 펌프를 제어하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접합 툴은,
    기둥체상으로 형성된 본체부와,
    상기 본체부의 일단에 형성된 돌기부와,
    상기 본체부의 타단에 형성되며, 선단 부분의 단면 형상이 대략 삼각형인 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
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