KR20200083327A

KR20200083327A - 마찰 교반 접합 툴

Info

Publication number: KR20200083327A
Application number: KR1020190176469A
Authority: KR
Inventors: 최병준; 박정훈; 강명창; 주영환; 박성환
Original assignee: 부산대학교 산학협력단; 주식회사 체시스
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2039-12-27
Also published as: KR102296637B1

Abstract

본 발명은 마찰 교반 접합 툴에 관한 것으로, 피접합재에 대해서 왕복 운동 및 회전 운동을 하는 생크부와, 피접합재의 용접 깊이를 조절하는 홀더부시가 구비되고, 상단부에 결합돌기가 형성되며, 상기 생크부에 결합되어 피접합재를 용접시키는 핀부를 포함하되, 상기 생크부는, 내부가 상부 중공부 및 하부 중공부로 형성되고, 상기 상부 중공부는, 상기 홀더부시가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되고, 상기 하부 중공부는, 상기 핀부가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되며, 상기 홀더부시는, 상단부에 조절홈이 형성되며, 상기 조절홈에 길이조절부재가 결합되어 상기 핀부의 길이가 조절되고, 하단부에 결합홈이 형성되어 상기 결합돌기가 삽입되어 상기 생크부 및 상기 핀부가 결합됨으로써, 마찰 교반 용접 공정에서 핀부의 길이를 용이하게 조절할 수 있다.

Description

마찰 교반 접합 툴{FRICTION STIR WELDING TOOL}

본 발명은 핀부의 길이 조절을 용이하게 하기 위한 홀더부시를 추가하고, 생크부 내경에 홀더부시를 이송하게 나사산을 형성함으로써, 평판타입 및 원형타입의 접합에서 모두 적용할 수 있는 마찰 교반 접합 툴에 관한 것이다

마찰교반 용접이란 마찰열을 이용하여 재료 내의 역성 유동에 의해 용접하는 고상 접합기법으로, 나사산 형태의 돌기를 가지는 비소모성 공구를 고속으로 회전시키면서 피접합재에 삽입하면 공구와 피접합재와의 상호마찰에 의해 열이 발생하며, 이러한 마찰열에 의해 공구 주변의 재료는 연화되면서 공구의 교반에 의한 재료의 소성유동으로 접합면 양쪽의 재료들이 강제적으로 혼합되는 원리로 피접합재의 용접이 이루어지는 것을 말한다.

이러한 용접방식에서는 적은 열로 용접을 하기 때문에 잔류응력 등이 적어 기계적 강도가 매우 우수하고 일반적인 용접 등과 같이 용접을 하기 위한 보조재료를 요구하지 않기 때문에, 공정 과정 중에서 불필요한 물질이 발생하지 않는 장점이 있다.

다만, 마찰교반 용접 공정에서 용접용 공구가 고속으로 회전하며 전진하게 되는데, 마찰열에 의해 소성변형된 피접합재는 공구 생크부의 전진 압력을 수용하게 되고, 그에 따라 피접합재의 재료가 외부로 밀려나서 버(burr)를 발생시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 형성된 버(burr)는 접합부의 표면에서 발생하고, 접합부의 두께가 밀려난 재료에 기인하여 피접합재의 무게 감소를 야기하기 때문에, 양호한 상태의 피접합재가 얻어질 수 없다.

또한, 피접합재를 효율적으로 접합하기 위해서는 마찰교반 용접용 공구의 회전에 의한 마찰열이 빠르게 발생하여 피접합재가 연화될 수 있도록 피접합재의 온도가 빠르게 증가해야 하는데, 마찰교반 용접용 공구의 회전속도는 다양한 요인(예를 들면, 공구의 형상)에 의해서 차이가 발생할 수 있다.

또한, 종래의 마찰 교반 용접 툴은 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 이종 소재를 접합하는데 있어 오프셋(Offset)값의 따라 툴이 받는 부하가 달라지고, 이종소재 중 한쪽이 스틸인 경우 고수명의 툴이 필요함에 따라 고가의 소재가 필요하며, 이종소재를 접합할 때 많은 힘이 필요하므로 큰 토크에 유리한 틸팅축이 없는 3축 구조(틸팅이 있을 경우 4축 구조)를 적용하는 것이 바람직한 것으로 알려져 있다.

이러한 핀부, 숄더부 및 생크부 일체형 구조 툴의 경우 제작시 재료의 소모가 많고, 접합 중 툴 마모시 일괄폐기해야만 하며, 마찰 교반 접합 공정에서 피접합재의 소재의 두께에 따라 핀의 길이가 달라져야 하나 일체형의 경우 단일 두께의 소재에만 적용이 가능한 문제점이 있다.

1. 한국등록특허 제10-1687250호 (2016.12.12. 등록) 2. 한국공개특허 제10-2015-0024380호 (2015.03.06. 공개)

본 발명은 피접합재가 마찰되는 마찰 깊이가 용이하게 설정하기 위해, 길이조절부재를 이용하여 홀더부시가 핀부에 삽입되어 결합되는 깊이가 조절됨에 따라 핀부의 길이가 조절되는 마찰 교반 접합 툴을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 핀부가 용이하게 교체될 수 있도록, 핀부가 생크부와 분리되어 구비되어, 핀부가 생크부를 관통하여 결합되는 마찰 교반 접합 툴을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은, 축적된 피접합재의 재료로 인해 발생하는 부하를 복수의 나사산 각각에 분산시켜 공구의 수명을 연장시키기 위해, 핀부에 수평으로 평행하는 복수의 나사산이 형성되는 마찰 교반 접합 툴을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은, 용접 과정 중에 발생하는 버(burr)가 외부로 배출되지 않게 함으로써 피접합재의 무게 감소를 억제될 수 있도록, 생크부 숄더의 외측에서 중심부인 내측방향으로 완만한 호를 그리며 만곡되어 있고 외측에서 내측 중심으로 향하는 회오리 형태의 복수의 버 인입홈을 구비되어, 피접합재와의 접촉면적을 크게 하고 생크부의 숄더 중에서 버 인입홈이 형성되지 않은 돌출면에 보다 높은 압력이 가해지도록 유도되는 마찰 교반 접합 툴을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 피접합재에 대해서 왕복 운동 및 회전 운동을 하는 생크부와, 피접합재의 용접 깊이를 조절하는 홀더부시가 구비되고, 상단부에 결합돌기가 형성되며, 상기 생크부에 결합되어 피접합재를 용접시키는 핀부를 포함하되, 상기 생크부는, 내부가 상부 중공부 및 하부 중공부로 형성되고, 상기 상부 중공부는, 상기 홀더부시가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되고, 상기 하부 중공부는, 상기 핀부가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되며, 상기 홀더부시는, 상단부에 조절홈이 형성되며, 상기 조절홈에 길이조절부재가 결합되어 상기 핀부의 길이가 조절되고, 하단부에 결합홈이 형성되어 상기 결합돌기가 삽입되어 상기 생크부 및 상기 핀부가 결합되는 마찰 교반 접합 툴을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 핀부는, 하단부에 피접합재와 마찰열을 발생시키는 마찰단과, 상기 마찰단에 수직으로 복수의 나사산이 제거된 부하 감소단과, 상기 마찰단의 하부에 피접합재와 접촉하는 접촉단을 포함하는 마찰 교반 접합 툴을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 생크부는, 하단면에 외측에서 내측으로 회오리 형태로 상호 교차하지 않도록 3개로 형성되는 버 인입홈과, 상기 생크부의 상단 측면에 형성되어, 모터로부터 상기 생크부로 회전력을 전달하는 키 홈을 포함하는 마찰 교반 접합 툴을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 버 인입홈은, 중앙부가 1mm 내지 2mm의 폭을 가지는 마찰 교반 접합 툴을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 버 인입홈은, 상기 중앙부에서 상기 폭과 깊이가 1:1.5 내지 1:5의 비율을 가지는 마찰 교반 접합 툴을 제공할 수 있다.

본 발명은 길이조절부재를 이용하여 홀더부시가 핀부에 삽입되어 결합되는 깊이가 조절됨에 따라 핀부의 길이가 조절됨으로써 피접합재가 마찰되는 마찰 깊이가 용이하게 설정할 수 있다.

또한, 본 발명은 핀부가 생크부를 관통하여 결합되도록 구비됨에 따라, 용이하게 핀부를 교체할 수 있다.

또한, 본 발명은, 마찰교반 용접 공정에서 공구와 피접합재 간에 발생하는 마찰열을 증가시키고 공정 과정 중에 발생할 수 있는 버의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 핀부의 측면에 나사산의 일부가 제거된 부하 감소단을 형성시킴으로써, 나사산에 가중되는 부하를 억제시켜서 핀부의 회전 속도를 증가시킬 수 있고, 증가된 회전 속도에 의해 발생하는 큰 마찰열에 의해 피접합재의 온도를 피접합재가 연화될 수 있는 온도까지 빠르게 상승시켜 마찰교반 용접의 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 생크부의 숄더에 피접합재의 버가 인입될 수 있는 복수의 버 인입홈을 구비함으로써, 마찰교반 용접 공정 과정 중에 발생할 수 있는 버 외부로 배출됨에 따라 피접합재 무게 등의 변동으로 인한 용접효율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 4e는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴의 생크부 및 핀부를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 예시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 설명하기 위한 도면이고, 도 3a 내지 3b는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴을 설명하기 위한 도면이고, 도 4a 내지 4e는 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴의 생크부 및 핀부를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4e를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마찰 교반 접합 툴은 생크부(110), 핀부(120) 등을 포함할 수 있다.

생크부(110)는 피접합재의 표면에 대해서 왕복 운동 및 회전 운동을 하는 것으로, 상단이 외부에 구비된 모터 등에 결합되고, 하단이 핀부(120)와 결합되어 모터로부터 전달받은 회전력을 핀부(120)에 전달할 수 있으며, 버 인입홈(111), 키 홈(112) 등을 포함할 수 있다.

이에 따라, 생크부(110)는 피접합재를 가압 및 회전하면서 수평으로 이동할 수 있고, 피접합재가 수직으로 놓여있는 경우, 생크부(110)는 피접합재를 가압 및 회전하면서 상하 수직으로 이동할 수 있다.

생크부(110)는 내부가 중공되어 형성됨에 따라, 상부 중공부는 홀더부시(121)가 삽입되도록 홀더부시(121)와 형상적으로 대응되도록 형성되고, 상부 중공부의 내측에 나사산(110a)이 형성되어 삽입된 홀더부시(121)가 결합된다.

또한, 하부 중공부는 핀부(120)가 삽입되도록 핀부와 형상적으로 대응되도록 형성되고, 하부 중공부의 내측에 나사산(110b)이 형성되어 삽입된 핀부(120)의 측면에 형성된 나사산(120a)에 결합된다.

특히, 하부 중공부의 폭(또는 직경)은 상부 중공부의 폭(또는 직경)보다 좁게 형성됨으로써, 상부 중공부에 삽입된 홀더부시(121)가 일정 깊이만큼 삽입된 후, 하방으로 계속 진입하는 것이 방지될 수 있다.

한편, 생크부(110) 하단면에 외측에서 내측으로 회오리 형태로 상호 교차하지 않도록 복수 개의 버 인입홈(111)이 형성된다.

여기에서, 버 인입홈(111)은 생크부(110)와 핀부(120)가 체결되는 생크부(110)의 하단면에 구비될 수 있다.

즉, 버 인입홈(111)은 수평 단면 상으로 생크부(110)의 하단면에 외측에서 중심부인 내측 방향으로 완만한 호를 그리며 만곡되어 있고, 외측에서 내측 중심으로 향하는 회오리 형태의 버 인입홈(111)은 상호 교차하지 않도록 복수 개가 형성될 수 있다.

예를 들면, 버 인입홈(111)이 세 개로 구비될 경우, 120도 간격으로 배치될 수 있다. 이러한 회오리 형태는 중앙부의 폭(W)과 깊이(H)가 양단부보다 상대적으로 작은 폭(W) 및 깊이(H)(즉, 양단부가 뾰족한 형태)를 갖도록 형성될 수 있다.

여기에서, 마찰 교반 용접 공정 중에 핀부(120)와 피접합재 사이에 발생된 마찰열로 인해서 피접합재의 재료가 연화되고, 연화된 재료는 핀부(120)의 회전 운동으로 인해 핀부(120)의 외부로 밀려 나가게 됨으로써, 피접합재의 표면이나 내부에서 손상을 발생시키게 되는데, 상술한 바와 같이 생크부(110)의 하단면에 버 인입홈(111)을 형성할 경우, 발생한 버(burr)는 각각의 버 인입홈(111)을 따라 외부로 밀려 나가지 않고 안쪽으로 들어오게 되어 피접합재의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 버 인입홈(111)이 형성되어 있는 경우, 생크부(110)의 하단면 중에 버 인입홈(111)이 형성되지 않은 돌출면에 보다 높은 압력이 가해지도록 유도됨으로써, 모터의 회전력이 더 크게 전달되어 피접합재와 접촉하며 큰 마찰열을 발생시킬 수 있다.

또한, 버 인입홈(111)이 형성되어 있는 경우, 버 인입홈(111)에 해당되는 마찰면적이 증가될 수 있으므로, 홈이 형성되지 않은 경우보다 피접합재를 마찰시키는 면적이 넓게 됨에 따라, 큰 마찰열을 발생시킬 수 있다.

여기에서, 버 인입홈(111)은 중앙부의 폭(W)이 1mm 내지 2mm로 형성될 수 있고, 각각의 버 인입홈(111)의 중앙부의 깊이(H)는 폭(W)에 대략 1:1.5 내지 1:3.5의 깊이(H)를 갖도록 형성될 수 있으며, 생크부(110)의 하단면의 외측에서 내측으로 갈수록 버 인입홈(111)의 폭(W)과 깊이(H)는 작아지도록 형성될 수 있다.

버 인입홈(111)의 중앙부에서 폭과 깊이의 비율이 1:1.5 미만일 경우, 소재 유동 현상이 감소되어 유동량이 원활하지 않고, 버 인입홈(111)이 형성됨으로 인해 피접합재와 마찰되는 면적이 넓어져 큰 마찰열을 발생시키는 효과가 감소될 수 있다. 반면에, 버 인입홈(111)의 중앙부에서 폭과 깊이의 비율이 1:3.5를 초과하는 경우, 연화된 피접합재가 버 인입홈(111) 내에 인입되어 이탈되지 못하고 버 인입홈(111) 내에 잔존함에 따라, 잔존된 피접합재에 의해 응력이 발생되어 버 인입홈(111)의 강성을 약화시킬 수 있는 우려가 있고, 또한, 잔존된 피접합재에 의해 버 인입홈(111)의 깊이가 감소됨에 따라 마찰 교반 용접 공정 중 발생되는 버가 효과적으로 제거되지 않을 수 있다.

키 홈(112)은 생크부(110)의 상단에 위치하고 생크부(110) 상단 측면의 일부가 평면으로 형성되어, 생크부(110)와 모터를 견고하고 안정적으로 결합 지지함으로써, 생크부(110)가 회전하는 경우, 모터로부터 생크부(110)로 전달되는 회전력을 지속적으로 유지시킬 수 있다.

핀부(120)는 생크부(110)에 결합되어 피접합재를 용접시키는 것으로, 피접합재와 접촉하여 마찰함으로써 마찰열을 발생시켜 피접합재를 용접 결합시키는 역할을 수행하며, 홀더부시(121), 마찰단(122), 부하 감소단(123), 접촉단(124) 등을 포함할 수 있다.

여기에서, 핀부(120)는 생크부(110)의 중공된 내부를 관통하여 결합될 수 있다. 즉, 생크부(110) 상단면에 삽입되어 생크부(110)를 관통하여 하단면으로 돌출될 수 있으므로, 마찰 교반 용접 공정 중, 마찰에 의한 마모가 집중되는 핀부(120)가 용이하게 분리되어 교체될 수 있다.

또한, 핀부(120)는 홀더부시(121)에 의해 피접합재의 용접 깊이가 조절될 수 있는데, 홀더부시(121)는 상단부에 조절홈(121a)이 형성되며, 조절홈(121a)에 길이조절부재(도시 생략)가 결합되어 핀부(120)의 길이가 조절되며, 하단부에 결합홈(121b)이 형성되어 결합홈(121b)을 통해 핀부(120)가 결합될 수 있다.

또한, 홀더부시(121)의 측면에 나사산(121c)이 형성되어 생크부(110)의 상부 중공부 내측면에 형성된 나사산(110a)을 따라, 홀더부시(121)가 생크부(110) 내부에 삽입되어 결합될 수 있다.

길이조절부재(도시 생략)는 홀더부시(121)의 조절홈(121a)에 삽입되어 피접합재에 접촉하여 마찰열을 발생시키는 핀부(120)의 길이를 조절하는 것으로, 자동 또는 수동으로 조절될 수 있다.

즉, 길이조절부재(도시 생략)에 모터 등이 결합되어 구동될 경우, 마찰 교반 용접 작업이 수행되면서 길이조절부재(도시 생략)를 별도로 작동시키는 모터가 구동됨에 따라, 용접 과정과 동시에 핀부(120)의 길이가 조절될 수 있고, 길이조절부재(도시 생략)가 렌치 등의 작업 공구로 구비될 경우, 마찰 교반 용접 작업 전이나, 도중에 일시 정지된 상태에서 핀부(120)의 길이가 조절될 수 있다.

또한, 핀부(120)는 하부의 측면에 나사산()이 구비되어 생크부(110)와 결합되고, 하단부에 피접합재와 마찰열을 발생시키는 마찰단(122)이 형성되며, 마찰단(122)에 수직으로 복수의 나사산이 제거된 부하 감소단(123)이 구비되고, 마찰단(122)의 하부에 피접합재와 접촉하는 접촉단(124)이 구비된다.

마찰단(122)은 핀부(120)의 측면에 위치하며, 피접합재와 접촉하여 마찰열을 발생시킬 수 있고, 핀부(120)의 상단에서 하단방향에 수평으로 평행하는 복수의 나사산(122a)이 구비될 수 있다.

여기에서, 수평으로 평행한 나사산(122a)은 피접합재와 직접 점접촉 또는 면접촉하여 마찰열을 발생시켜 피접합체를 연화시킬 수 있는데, 나선형의 나사산(122a)의 경우, 피접합재로의 공구의 진입속도가 상대적으로 증가하여 피접합재가 충분히 연화되지 않은 상태에서 공구가 진입할 수 있기 때문에, 접합 성능이 저하되는 문제점이 있으므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 나사산(122a)을 수평 방향으로 형성시킬 수 있다.

이로 인해, 피접합재로의 공구의 진입속도를 감소시킬 수 있고, 피접합재가 연화될 수 있도록 충분한 마찰열을 발생시킬 수 있다.

또한, 연성된 피접합재의 재료는 핀부(120)의 진입방향과 반대로 상승하면서 나사산(122a)의 홈에 축적될 수 있는데, 나선형의 나사산(122a)의 경우, 전체의 나사산(122a)이 연결되어 있으므로 축적된 피접합재의 재료에 의해서 전체의 나사산(122a)이 부하를 받을 수 있다.

반면에, 수평으로 평행한 나사산(122a)의 경우, 연성된 피접합재의 재료는 연성된 위치에 따라 각각의 나사산(122a)의 홈에 축적될 수 있는데, 이로 인해, 축적된 피접합재에 의해 발생되는 부하는 각각의 나사산(122a)에 작용할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 나사산(122a)을 수평으로 형성시킬 수 있다.

또한, 부하 감소단(123)은 마찰단(122)에 수직으로 나사산(122a)이 제거된 것으로, 일정한 각도 간격을 갖는 복수 개로 구비될 수 있다.

여기에서, 마찰 교반 용접의 효용은 핀부(120)의 회전에 의해 피접합재와의 접촉으로 발생된 마찰열을 얼마나 빠른 속도로 발생시키고 피접합재가 연화될 수 있는 온도까지 얼마나 빠른 속도로 온도를 상승시킬 수 있는가에 달려 있는데, 마찰단(122) 전체에 나사산(123a)이 있는 경우, 마찰면적이 넓으므로 보다 큰 마찰열을 발생시킬 수 있지만, 마찰면적의 넓이에 따라 나사산(122a)에 부가되는 부하도 증가하여 핀부(120)의 회전속도를 감소시킬 수 있다.

반면에, 마찰단(122)의 일정 부분의 나사산(122a)을 제거하여 평면을 형성시켰을 경우, 나사산(122a)에 부가되는 부하는 감소될 수 있고, 나사산(122a)에 부가된 부하가 감소하게 되면, 핀부(120)의 회전속도가 증가하게 됨으로써, 피접합재와 접촉하여 발생되는 마찰열이 증가하고 피접합재가 연화될 수 있는 온도까지 도달하는 속도도 효율적으로 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 부하 감소단(123)의 하나의 폭(a1,a2,a3)과 핀부(120)의 둘레 길이(b)와의 비율은 1:10 ~ 1:15로 형성될 수 있고, 부하 감소단(123)의 개수는 두 개 내지 네 개가 구비될 수 있다. 또한, 복수의 부하 감소단(123)이 한 쪽 면에 치우치거나 균일한 각도로 형성되지 않을 경우, 핀부(120)의 무게중심의 수직축이 핀부(120)가 회전하였을 경우의 회전축과 일치하지 않으므로(즉, 편심이 발생할 수 있음), 핀부(120)의 회전 시 핀부(120)가 진동하며 회전할 수 있다. 따라서, 복수의 부하 감소단(123)은 균일한 각도 간격을 가지고 배치될 수 있다.

예를 들면, 부하 감소단(123)이 세 개 구비될 경우, 120도 간격으로 배치될 수 있다.

접촉단(124)은 핀부(120)의 하단에 위치하여 마찰교반 용접용 공구가 회전하면서 피접합재로 삽입될 수 있게 한다. 접촉단(124)의 형태는 V자 또는 U자로 형성할 수 있지만, 피접합재와의 직접 접촉에 따른 접촉단(124)의 마모율을 감소시키기 위해서 U자의 형태로 구비할 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

110 : 생크부
111 : 버 인입홈
112 : 키 홈
120 : 핀부
121 : 홀더부시
122 : 마찰단
123 : 부하 감소단
124 : 접촉단

Claims

피접합재에 대해서 왕복 운동 및 회전 운동을 하는 생크부와,
피접합재의 용접 깊이를 조절하는 홀더부시가 구비되고, 상단부에 결합돌기가 형성되며, 상기 생크부에 결합되어 피접합재를 용접시키는 핀부를 포함하되,
상기 생크부는, 내부가 상부 중공부 및 하부 중공부로 형성되고, 상기 상부 중공부는, 상기 홀더부시가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되며, 상기 하부 중공부는, 상기 핀부가 삽입되어 나사 결합되도록 형성되고,
상기 홀더부시는, 상단부에 조절홈이 형성되어 상기 조절홈에 길이조절부재가 결합되어 상기 핀부의 길이가 조절되고, 하단부에 결합홈이 형성되어 상기 결합돌기가 삽입되어 상기 생크부 및 상기 핀부가 결합되는
마찰 교반 접합 툴.
제 1 항에 있어서,
상기 핀부는,
하단부에 피접합재와 마찰열을 발생시키는 마찰단과,
상기 마찰단에 수직으로 복수의 나사산이 제거된 부하 감소단과,
상기 마찰단의 하부에 피접합재와 접촉하는 접촉단
을 포함하는 마찰 교반 접합 툴.
제 2 항에 있어서,
상기 생크부는,
하단면에 외측에서 내측으로 회오리 형태로 상호 교차하지 않도록 3개로 형성되는 버 인입홈과,
상기 생크부의 상단 측면에 형성되어, 모터로부터 상기 생크부로 회전력을 전달하는 키 홈
을 포함하는 마찰 교반 접합 툴.
제 3 항에 있어서,
상기 버 인입홈은,
중앙부가 1mm 내지 2mm의 폭을 가지는 마찰 교반 접합 툴.
제 4 항에 있어서,
상기 버 인입홈은,
상기 중앙부에서 상기 폭과 깊이가 1:1.5 내지 1:3.5의 비율을 가지는 마찰 교반 접합 툴.