KR20160056414A - Friction stir welding device - Google Patents

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KR20160056414A
KR20160056414A KR1020140155805A KR20140155805A KR20160056414A KR 20160056414 A KR20160056414 A KR 20160056414A KR 1020140155805 A KR1020140155805 A KR 1020140155805A KR 20140155805 A KR20140155805 A KR 20140155805A KR 20160056414 A KR20160056414 A KR 20160056414A
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이희근
유재석
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조한진
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a friction stir welding device to weld a pipe-overlapping joint. Conventionally, a fusion bonding method is used to create various welding defects such as a gas pocket, a fusion defect, a crack, etc.; and a quality of a base is difficult to maintain unless a skilled welder performs work. The present invention mounts a pipe on a coupling, mounts a clamp-type guide track on an outer surface of the pipe, and installs a welding device unit in the guide track to be run in a circumferential direction. The welding device unit installs a transport guide, a running device, and a welding tool unit. The welding tool unit installs a means which vertically and horizontally moves a welding tool to perform track-type friction stir welding on a pipe-overlapping joint to reduce a defect rate, increase the quality of the base, and obtain quality which does not greatly depend on a worker′s skill.

Description

마찰 교반 접합 장치{FRICTION STIR WELDING DEVICE}[0001] FRICTION STIR WELDING DEVICE [0002]

본 발명은 마찰 교반 접합장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배관 겹치기 이음매의 접합을 궤도형 마찰 교반 접합장치를 이용하여 결함율을 줄이고 기초 품질을 높이며 작업자의 기량에 크게 좌우되지 않는 품질을 얻을 수 있도록 한 마찰 교반 접합 장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a friction stir joining apparatus, and more particularly, to a joining apparatus for joining a pipe lap joint by using a track-type friction stir joining apparatus to reduce a defect rate, improve a base quality, And more particularly, to a friction stir welding apparatus.

일반적으로 배관(파이프)의 접합 방법으로, 배관 겹치기 이음매(Lap Joint) 접합은 용융접합(용접, 브레이징)을 사용하고, 맞대기 이음매(Butt Joint)는 대부분 GTAW 용접을 적용한다.Generally, pipe joints are used for pipe lap joints and weld joints (butt joints) are used for piping lap joints. Butt joints are mostly used for GTAW welding.

그런데 배관 겹치기 이음매의 접합은 용융접합을 사용하기 때문에 녹는점 근처의 고온에서 발생하는 각종 용접 결함 즉, 기공, 융합물량, 균열 등이 발생하고, 고온에 오래 노출되면서 모재의 기본 물성 저하(소재 열화)도 생길 수 있다. 또한 용접 품질이 용접사의 기량에 크게 좌우되므로 경험 많은 용접사의 확보가 안되면 기초품질 확보가 곤란하다.However, due to the use of fusion bonding, various joint defects, such as pores, fused amounts, and cracks, which are generated at high temperatures near the melting point, are generated due to the long longevity of the pipe lap joint, ) Can also occur. In addition, since the quality of welding depends greatly on the skill of the welder, it is difficult to secure basic quality if the experienced welder is not secured.

한편, 마찰 교반 접합(FSW)을 이용한 배관 용접(Oak Ridge National Laboratory)은, 프레임, 구동부가 있어서 파이프 원주를 돌면서 마찰 교반 접합을 시행한다.On the other hand, the Oak Ridge National Laboratory using FSW has a frame and a driving part, and friction stir welding is performed while circulating the circumference of the pipe.

도 1 및 도 2는 종래 배관 이음매 접합 방법을 설명하기 위한 예시도이다.1 and 2 are diagrams for explaining a conventional pipe joint joining method.

두개의 배관(1a)(1b)을 연결 접합하기 위해서 종래에는 배관(1a)(1b) 속에 백킹플레이트 역할을 하는 지그(2)가 삽입 설치되고, 지그(2) 속의 유압장치(2a)를 이용하여 지그(2)를 배관(1a)(1b)의 내주면에 밀착시켜 지지하여 접합 준비를 한다. 이후 도 2에 도시된 바와 같이, 접합부의 외주면에 레일(3)을 설치하고, 레일(3)에 용접장치(4)를 설치하여 둘레를 돌면서 용접을 수행하면서 풀링홀(pulling hole) 제거를 위한 더미지그(5)를 부착하고, 용접 완료 후 더미지그를 그라인더로 제거하여 배관 접합을 완료한다.In order to connect and connect the two pipes 1a and 1b, a jig 2 serving as a backing plate is inserted into the pipes 1a and 1b and the hydraulic device 2a in the jig 2 is used The jig 2 is held in close contact with the inner circumferential surface of the pipe 1a or 1b to prepare for bonding. As shown in FIG. 2, a rail 3 is provided on the outer circumferential surface of the joint, a welding device 4 is installed on the rail 3, The dummy jig 5 is attached, and after completion of welding, the dummy jig is removed by a grinder to complete the pipe joint.

따라서, 상기와 같이 마찰 교반 접합 방식으로 배관 이음매를 접합시키는 방식은, 지그를 구비하여 유압장치를 구비한 지그를 배관 내부에 삽입 설치하여야하고, 외주면에 레일을 설치하여 용접장치가 돌면서 용접을 수행하되 더미지그의 부착 및 그라인더로 제거하는 작업을 수행하는 문제점이 있다.Therefore, in the method of joining the pipe joints by the friction stir joining method as described above, a jig having a jig and having a hydraulic device should be inserted into the pipe, and a rail is provided on the outer circumferential surface, There is a problem that the work of attaching the dummy jig and removing it with the grinder is performed.

또한 배관의 맞대기 이음매는 대부분 GTAW 용접을 적용하고, 겹치기 이음매 용접은 브레이징 또는 필렛(Fillet)부 GTAW를 적용하고 있으며, 동파이프등 비철배관의 마찰 교반 접합(FSW)에 대해서는 아직 알려진바 없다.
In addition, most of butt joints in piping apply GTAW welding, and lap joint welding uses brazing or fillet GTAW, and friction stir welding (FSW) of non-ferrous pipe such as copper pipe is not yet known.

한국공개특허 10-2011-0075774(2011. 07. 06)Korean Patent Laid-Open No. 10-2011-0075774 (June 07, 2011)

본 발명은 마찰 교반 접합 방식을 이용하여 비철 배관의 겹치기 이음매 용접이 가능하도록 한 마찰 교반 접합 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a friction stir welding apparatus capable of welding an overlapped joint of a non-ferrous pipe by using a friction stir welding method.

본 발명은 배관 겹치기 이음매의 접합을 궤도형 마찰 교반 접합 장치를 이용하여 접합시킴으로써, 결함율을 줄이고 기초 품질을 높이며 작업자의 기량에 크게 좌우되지 않는 비철 금속 배관 겹치기 이음매 용접이 가능하도록 하기 위한 것이다.
The present invention is intended to enable welding of non-ferrous metal pipe lap joints by bonding joints of piping lap joints using a track-type friction stir welding device, thereby reducing the defect rate, increasing the base quality, and not largely depending on the skill of the operator.

본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치는,In the friction stir welding apparatus according to the present invention,

접합하고자하는 배관이 양단에서 삽입되고 중간부에 양측 배관이 걸리는 협지부가 형성된 커플링과;A coupling having a pipe portion to be joined at both ends thereof and a pair of pipe portions at both ends thereof;

상기 커플링을 포함하는 배관 이음매 부분의 둘레를 감싸고서 장착되고, 내측에 요홈부가 형성되어 용접장치부를 장착하여 이동시키기 위한 가이드 궤도와;A guide trajectory for mounting and moving the welding apparatus part by surrounding the periphery of the pipe joint part including the coupling and having a recess formed therein;

상기 가이드 궤도의 요홈부 내부에 장착되어 이동되면서 상기 커플링의 외표면에 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And a welding device mounted on the inner surface of the groove of the guide track for performing friction stir welding on the outer surface of the coupling.

상기 가이드 궤도는,The guide trajectory includes:

둘로 분리 구성되어 일단부가 회동가능한 힌지 결합되고, 개방된 타단부가 배관 외주면에 장착되어 서로 결합되는 클램프 타입인 것을 특징으로 한다.And a clamp type in which the one end is hinged to be rotatable and the other open end is mounted on the outer circumferential surface of the pipe to be coupled to each other.

상기 가이드 궤도는, The guide trajectory includes:

요홈부 내측면에 이송가이드 수단과, 용접장치부의 이탈방지 수단이 형성된 것을 특징으로 한다.And a transfer guide means and an escape preventing means of the welding apparatus portion are formed on the inner side surface of the recessed portion.

상기 용접장치부는,In the welding apparatus,

상기 커플링의 상면에 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접툴이 설치된 용접툴부와;A welding tool portion provided with a welding tool for performing friction stir welding on the upper surface of the coupling;

상기 용접툴부를 상기 가이드 궤도의 내주면을 타고 이송시키기 위한 주행수단과;Travel means for moving the welding tool portion along an inner circumferential surface of the guide track;

상기 용접툴을 상기 가이드 궤도 내부에서 상하 좌우 이동시키는 툴 이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.And tool moving means for moving the welding tool vertically and horizontally within the guide trajectory.

상기 주행수단은,The traveling means comprises:

주행 모터와, 주행모터에 의해 회전되어 상기 가이드 궤도의 내측벽에 형성된 궤도부에 맞물려 용접장치부를 주행시키는 기어부로 구성됨을 특징으로 한다.And a gear portion which is rotated by the traveling motor and which travels along the trajectory portion formed on the inner wall of the guide trajectory to run the welding device portion.

상기 주행수단은,The traveling means comprises:

상기 용접툴부의 전단에 설치되어 동력에 의해 구동되는 전동 주행장치이 설치되고, 용접툴부의 후단에는 동력 없이 주행가이드를 하는 아이들 주행장치이 설치되는 것을 특징으로 한다.An electric running device provided on the front end of the welding tool portion and driven by power is provided and an idling device for running without a power is provided at the rear end of the welding tool portion.

상기 주행수단의 전단부에 설치되어 상기 가이드 궤도의 요홈부 내주면을 타고 용접장치부가 이송되도록 가이드하는 이송가이드부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a conveyance guide portion provided at a front end portion of the traveling means for guiding the welding apparatus portion to ride on the inner circumferential surface of the recessed portion of the guide track.

상기 이송가이드는,The conveyance guide

용접장치부의 앞뒤에 각각 설치되어 피동 회전되는 롤러에 의해 가이드 궤도의 상면과 회전접촉되어 용접 장치부의 전진 및 후진 이송을 가이드 하는 제1,제2 이송가이드부로 구성됨을 특징으로 한다.And first and second conveyance guide portions which are installed on the front and back sides of the welding device portion and are in rotational contact with the upper surface of the guide track by the driven and rotated rollers to guide forward and backward conveyance of the welding device portion.

상기 툴 이동수단은,Wherein the tool moving means comprises:

상기 가이드 궤도의 요홈부 속에 이송가능하게 장착되고, 하면이 개방된 하우징과;A housing which is removably mounted in the recessed portion of the guide track and whose lower surface is opened;

상기 하우징의 내측 상면에 설치되어 상하이동력을 발생하는 상하이동수단과,Up and down moving means provided on an inner upper surface of the housing for generating a vertical power,

상기 상하이동수단의 작동로드에 고정설치되어 상기 하우징 내측에서 상하 이동가능하게 설치되는 툴박스와,A tool box fixed to the operation rod of the up-and-down moving means and installed to be movable up and down inside the housing,

상기 툴박스 내부에 설치되는 상기 용접툴을 툴박스 내부에서 좌우 이동시키는 좌우이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a left and right moving means for moving the welding tool installed inside the tool box to the left and right in the tool box.

상기 좌우이동수단은,Wherein the left-

툴박스의 내부 좌우측에 설치되는 유압실린더와, 좌우측 유압실린더를 연통시키는 유압배관에 설치되어 좌우 유압을 조절하여 상기 용접툴의 좌우 이동을 제어하는 유압제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a hydraulic pressure control means for controlling the left and right movement of the welding tool by adjusting the left and right hydraulic pressures in a hydraulic cylinder provided in the left and right sides of the tool box and hydraulic pipes communicating the left and right hydraulic cylinders.

상기 좌우이동수단은,Wherein the left-

상기 툴박스의 내측 좌우를 가로질러 설치되고, 중간에 나사결합으로 상기 용접툴이 결합된 이송스크류와, 상기 이송스크류를 정역방향 회전시키기 위한 모터를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
A transfer screw installed across the inner side of the tool box and coupled with the welding tool by a screw connection in the middle, and a motor for rotating the transfer screw in the forward and reverse directions.

본 발명은 배관 겹치기 이음매의 접합을 궤도형 마찰교반접합장치를 이용하여 접합시킬 수 있어서, 결함율을 줄이고, 기초 품질을 높이며, 작업자의 기량에 크게 좌우되지 않는 마찰 교반 접합 장치를 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명은 원주방향(주행)뿐 아니라 배관 길이 방향(좌우)으로 용접툴을 이동시킬 수 있어서, 나선형으로 접합 용접을 수행할 수 있다. 또한 본 발명은 단일 툴 또는 다중 툴에 의해 폐쇄 곡선 접합 경로로 접합 용접 할 수 있는 효과가 있다.
The present invention has the effect of providing a friction stir joining device capable of joining joints of piping lap joints using a track-type friction stir joining device, thereby reducing the defect rate, increasing the base quality, and not greatly influencing the worker's skill have. Further, according to the present invention, the welding tool can be moved not only in the circumferential direction (running) but also in the lengthwise direction of the pipe (left and right), so that the welding can be performed spirally. In addition, the present invention has the effect of joint welding with a closed curve joint path by a single tool or multiple tools.

도 1은 종래 기술에 의한 배관 이음매 용접 방법 설명을 위한 분리 개념도.
도 2는 종래 기술에 의한 배관 이음매 용접 방법 설명을 위한 결합 개념도.
도 3은 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치의 가이드 궤도 구성 개요도.
도 4는 도 3의 요부 단면 개요도.
도 5는 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치의 용접장치부 구성 개념도.
도 6은 본 발명에 의한 가이드부의 개요도.
도 7은 본 발명에 의한 전동 주행장치의 개요도.
도 8은 본 발명에 의한 아이들 주행장치의 개요도.
도 9는 본 발명에 의한 용접툴부의 개요도.
도 10은 본 발명의 마찰 교반 접합 장치를 배관 이음매에 설치한 개요도.
도 11의 (가) 및 (나)는 커플링의 구성과 커플링 설치 예시도.
도 12는 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치를 배관 이음매에 설치한 단면 예시도.
도 13 및 도 14는 본 발명에 의한 배관 겹치기 이음매 마찰 교반 접합 방법 설명도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual view showing a separation method for explaining a piping joint welding method according to the prior art; FIG.
FIG. 2 is a conceptual view of a joint for explaining a piping joint welding method according to the related art; FIG.
3 is a schematic diagram of a guide track configuration of a friction stir welding apparatus according to the present invention.
Fig. 4 is an outline sectional view of the main part of Fig. 3; Fig.
5 is a conceptual view of a configuration of a welding apparatus part of a friction stir welding apparatus according to the present invention.
6 is an outline view of a guide portion according to the present invention.
7 is a schematic diagram of an electric traveling apparatus according to the present invention.
8 is an outline view of an idle running device according to the present invention.
9 is an outline view of a welding tool according to the present invention.
10 is a schematic view of a friction stir welding apparatus according to the present invention installed on a pipe joint;
11 (a) and 11 (b) show examples of the coupling configuration and the coupling installation.
12 is a cross-sectional exemplary view in which a friction stir welding apparatus according to the present invention is installed in a pipe joint.
13 and 14 are explanatory views of a method of joining a pipe lap joint seam friction stir welding according to the present invention.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치의 가이드 궤도 구성 개요도이고, 도 4는 도 3의 요부 단면 개요도이며, 도 5는 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치의 용접장치부 구성 개념도이다.FIG. 3 is a schematic diagram of the guide track structure of the friction stir joining apparatus according to the present invention, FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the main part of FIG. 3, and FIG. 5 is a conceptual diagram of a welding apparatus unit of the friction stir welding apparatus according to the present invention.

본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치는,In the friction stir welding apparatus according to the present invention,

배관(1a)(1b) 이음매 부분의 둘레를 감싸고서 장착되고, 내면을 따라 형성된 요홈부(11)에 용접장치부를 장착하여 용접장치부를 이동시키기 위한 가이드 궤도(10)와;A guide track 10 for mounting the welding device to the recessed groove 11 formed along the inner surface of the pipe 1a or 1b to surround the joint and moving the welding device;

상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 내부에 장착되어 요홈부(11) 내주면을 타고 이동되면서 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.And a welding device mounted inside the recessed groove 11 of the guide track 10 to perform friction stir welding while being moved on the inner peripheral surface of the recessed groove 11. [

여기서, 본 발명은 배관의 겹치기 이음매를 마찰 교반 접합(FSW) 용접을 수행하기 위한 것으로서, 일측 배관(1a) 또는 타측 배관(1b)의 선단부에 타측 또는 일측 배관의 선단부를 삽입하는 확장 결합부가 형성되어 겹치기 이음매가 형성된 경우, 또는 일측 및 타측배관(1a)(1b)의 이음매의 외부를 감싸는 커플링관을 결합한 경우에 배관 겹치기 부분의 외주면에서 마찰교반접합으로 겹치기 부분을 용접하기 위한 것이다.Here, the present invention is for performing the FSW welding of the lap joint of the piping, and is characterized in that an extended coupling portion for inserting the tip end of the other pipe or the one pipe is formed in the tip portion of the one pipe 1b or the other pipe 1b And welds the lap portion by friction stir welding at the outer circumferential surface of the pipe lap portion when a lap joint is formed or when a coupling pipe which surrounds the outer side of the joint of the one pipe and the other pipe 1a or 1b is joined.

상기 가이드 궤도(10)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이,As shown in Figs. 3 and 4,

둘로 분리 구성되어 일단부가 회동가능한 힌지 결합되고, 개방된 타단부가 배관 외주면에 장착되어 서로 결합되는 클램프 타입인 것을 특징으로 한다. 이에 한정되는 것은 아니고, 둘로 분리된 가이드 궤도(10)를 배관 겹치기 이음매 부분을 감싸도록 설치하여 고정시킬 수 있는 구조로 구성하면 된다.And a clamp type in which the one end is hinged to be rotatable and the other open end is mounted on the outer circumferential surface of the pipe to be coupled to each other. However, the present invention is not limited to this, and the guide track 10 separated by the two may be constructed so as to surround and fix the pipe lap joint portion.

상기 가이드 궤도(10)는, The guide track (10)

요홈부(11) 내측면에 주행가이드 수단과, 용접장치부의 이탈방지 수단이 형성된 것을 특징으로 한다.And travel guiding means and release preventing means of the welding device portion are formed on the inner side surface of the recessed groove portion 11. [

주행 가이드 수단은,In the traveling guide means,

가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 내부 양측 선단부에 나사산이 연속 형성된 궤도부(13)를 형성하고, 상기 이탈방지수단은 이탈방지 홈(12)으로 형성할 수 있다. 이는 용접장치부의 주행장치의 회전수단으로 궤도의 나사산을 타고 이송력을 발생시키는 기어부를 구비한 구성에 적용되며, 요홈부 내측에 가이드 레일을 구성하고, 주행장치에 상기 가이드레일에 결합되어 이송력을 발생하는 주행수단을 설치하여 구성할 수도 있다. The raceway portion 13 in which the threads are continuously formed on the both side ends of the inside of the recessed groove 11 of the guide raceway 10 may be formed and the release prevention means may be formed as the release prevention groove 12. This is applied to a configuration including a gear portion that generates a feed force on the basis of the thread of the track by the rotating means of the traveling device of the welding device portion. The guide rail is formed inside the recessed portion, Or the like, may be provided.

상기 용접장치부는, 도 5에 도시된 바와 같이,As shown in Fig. 5,

배관 겹치기 이음매 부분의 상면에 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접툴이 설치된 용접툴부(40)와;A welding tool portion (40) provided with a welding tool for performing friction stir welding on the upper surface of the pipe lap joint portion;

상기 용접툴부(40)를 상기 가이드 궤도(10)의 내주면을 타고 이송시키기 위한 주행수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a traveling means (30) for feeding the welding tool portion (40) on the inner peripheral surface of the guide raceway (10).

한편, 본 발명에서는 상기 용접툴(50)을 상기 가이드 궤도(10) 내부에서 상하 좌우 이동시키는 툴 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is further characterized by further comprising tool moving means for moving the welding tool (50) upward, downward, and rightward in the guide track (10).

상기 용접툴부(40)는, 단일 또는 다중으로 설치된 것을 특징으로 한다. 이는 두꺼운 모재에서 접합시키는 경우 다중 용접툴을 사용하여 빠른 시간내에 고품질의 접합 용접을 수행하기 위한 것이다.The welding tool portion 40 is characterized in that it is provided as a single or multiple pieces. This is for performing high quality joint welding in a short period of time by using multiple welding tools when bonding in thick base materials.

상기 용접툴은, 전동기(모터)에 의해 회전되는 회전툴이 구비되며, 회전툴의 하면인 솔더부의 중앙에 돌출된 프로브(돌기)가 형성되어 구성된다.The welding tool is provided with a rotating tool rotated by a motor, and a probe (projection) protruding from the center of the solder portion, which is the lower surface of the rotating tool, is formed.

본 발명은, 배관 겹치기 이음매 접합을 위한 것이므로, 상기 회전툴에 돌출된 프로브의 길이는, 상부부재(커플링부재)와 하부부재(배관)의 접합 경계면까지 프로브가 삽입될 수 있는 길이가 된다. 즉, 본 발명에 의해 마찰교반접합 용접을 실시하게되면, 회전툴의 프로브가 회전되면서 상부부재인 커플링을 파고들어 배관의 경계면까지 접촉되면서 회전되고, 이때 회전툴의 하면인 솔더부는 상부부재의 표면과 접하면서 회전된다. 이에 따라 회전툴의 회전이동에 의해 마찰열이 발생되면서 상부부재인 커플링과 하부부재인 배관이 접합 용접되어 비드라인이 형성된다. 본 발명은 비드라인을 1회전 이상 회전되는 나선형으로 형성되게 마찰교반접합 용접을 수행한다.The length of the probe protruding from the rotary tool is a length that allows the probe to be inserted up to the joint interface between the upper member (coupling member) and the lower member (piping) because the present invention is for jointing pipe lap joints. That is, when the friction stir welding is performed according to the present invention, the probe of the rotating tool is rotated while being rotated while being in contact with the interface of the pipe by digging into the coupling which is the upper member. At this time, It is rotated while touching the surface. As a result, frictional heat is generated by rotational movement of the rotary tool, and a coupling, which is an upper member, and a pipe, which is a lower member, are welded and welded to form a bead line. The present invention performs friction stir welding so that the bead line is formed into a spiral that is rotated by one or more turns.

그리고, 상기 커플링(100)의 협지부(101)는, 상기 회전툴의 프로브 길이보다 두꺼운 두께로 형성된다. 이는 커플링과 배관의 겹치기 이음매 부분에서 마찰교반접합 용접을 시작하여 현지부(101)에서 종료하게 될때 협지부(101)가 구멍이 생기지 않아야 되므로 협지부(101)의 두께는 회전툴의 프로브 길이보다 두꺼운 두께로 형성되며, 협지부(101) 내경은 양측 배관의 내경과 동일한 내경이 되게 구성하는 것이 바람직하다.The holding part 101 of the coupling 100 is formed to have a thickness larger than the probe length of the rotating tool. This is because when the friction stir welding welding is started at the lap joint portion of the coupling and the piping and the welding is stopped at the local portion 101, no hole is formed in the holding portion 101, It is preferable that the inner diameter of the holding portion 101 is the same as the inner diameter of the both side pipes.

도 6 내지 도 9는, 본 발명에 의한 용접장치부의 각부 구성 개요도로서, 도 6은 이송 가이드를, 도 7은 전동 주행장치를, 도 8은 아이들 주행장치를, 도 9는 용접툴부의 구성을 설명하기 위한 개요도이다.Figs. 6 to 9 are schematic diagrams of parts of a welding apparatus according to the present invention. Fig. 6 shows a transportation guide, Fig. 7 shows an electric traveling apparatus, Fig. 8 shows an idle traveling apparatus, Fig.

상기 주행수단은, 도 7에 도시된 바와 같이,The traveling means, as shown in Fig. 7,

가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 속이 이송가능하게 설치되는 주행장치 하우징(31)과, 상기 주행장치 하우징(31) 속에 고정설치되는 주행 모터(32)와, 주행모터(32)에 의해 회전되어 상기 가이드 궤도(10)의 내측벽에 형성된 궤도부(13)에 맞물려 용접장치부를 주행시키는 기어부(33)로 구성됨을 특징으로 한다. 상기 궤도부(13)는 배관의 원주방향으로 형성된다.A traveling device housing 31 in which the hollow groove 11 of the guide track 10 is transportably installed, a traveling motor 32 fixedly installed in the traveling device housing 31, And a gear portion (33) which is rotated and engages with a raceway portion (13) formed on the inner wall of the guide raceway (10) to run the welding device portion. The raceway portion (13) is formed in the circumferential direction of the pipe.

주행수단으로 전동 주행장치(30)를 설치하여 모터(32)의 구동에 의해 기어부(33)를 회전시키고, 기어부(33)가 가이드 궤도(10)에 형성된 궤도부(13)에 맞물려 주행할 수 있게 된다.An electric traveling device 30 is provided as a traveling means and the gear portion 33 is rotated by driving of the motor 32 so that the gear portion 33 is engaged with the track portion 13 formed in the guide track 10, .

상기 주행수단은, 도 5에 도시된 바와 같이, The traveling means, as shown in Fig. 5,

상기 용접툴부(40)의 전단에 설치되어 동력에 의해 구동되는 전동 주행장치(30)이 설치되고, 용접툴부(40)의 후단에는 동력 없이 아이들 기어(33a)에 의해 주행가이드를 하는 아이들 주행장치(30a)이 설치되는 것을 특징으로 한다.An electric running device 30 mounted on the front end of the welding tool portion 40 and driven by power is provided and the rear end of the welding tool portion 40 is provided with an idle running gear (30a) is provided.

주행수단을 전동주행수단(30)과 아이들 주행장치(30a)으로 설치함으로써, 용접툴(50)의 앞뒤에서 궤도부(13)에 기어부(33)(33a)가 맞물려 주행하기 때문에 용접툴(50)의 안정된 자세 유지 및 하강에 따른 마찰력을 유지시킬 수 있게 된다.Since the traveling means is provided as the electric traveling means 30 and the idle traveling device 30a so that the gear portions 33 and 33a are engaged with the raceway portion 13 at the front and rear of the welding tool 50, 50 can be maintained in a stable posture and maintained in a frictional force due to the descent.

또한 본 발명에 의한 용접장치부는,In the welding apparatus according to the present invention,

상기 주행수단의 전단부에 설치되어 상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 내주면을 타고 용접장치부가 이송되도록 가이드하는 이송가이드 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And guide means for guiding the welding device to be mounted on the inner circumferential surface of the recessed groove 11 of the guide track 10 and to be fed to the front end of the traveling means.

상기 이송가이드 수단은, 도 6에 도시된 바와 같이, 브라켓(22)의 외측부에 상기 가이드 레일(10)의 이탈방지홈(12) 속에 삽입되는 이탈방지돌기(23)가 양측으로 돌설되고, 브라켓(22)의 상단에 회전가능하게 롤러(21)가 설치되어 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 상면에 회전 접촉되게 구성된다.As shown in FIG. 6, the conveyance guide means includes a detachment prevention protrusion 23 which is inserted into the detachment prevention groove 12 of the guide rail 10 on the outer side of the bracket 22, A roller 21 is rotatably mounted on the upper end of the guide groove 22 so as to be rotatably contacted with the upper surface of the groove groove 11 of the guide track 10.

이와 같은 이송 가이드 수단은, 도 5에 도시된 바와 같이 용접장치부의 앞뒤에 각각 설치되어 피동 회전되는 롤러에 의해 가이드 궤도의 상면과 회전접촉되어 용접 장치부의 전진 및 후진 이송을 가이드 하는 두 개의 이송가이드(20)(20a)로 구성됨을 특징으로 한다.5, the conveying guide means includes two conveying guides for guiding the forward and backward conveyance of the welding apparatus section by being brought into rotational contact with the upper surface of the guide track by the rollers which are respectively installed on the front and back sides of the welding apparatus unit, (20) and (20a).

앞뒤에 이송가이드를 설치하게 되면, 주행장치(30)를 임의의 방향 또는 반대방향으로 주행시킬때 각각의 이송 가이드가 앞뒤에서 요홈부(11)의 상면과 롤러가 회전접촉되어 원형의 내주면을 부드럽게 타고 주행할 수 있도록 가이드 하게 된다.When the traveling guide is installed in front and rear, when the traveling device 30 travels in an arbitrary or opposite direction, the upper surfaces of the recessed grooves 11 and the rollers come into contact with each other in a rotational contact manner, So that it can be guided to ride.

상기 용접툴부(40)의 툴 이동수단은,The tool moving means of the welding tool unit (40)

상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 속에 이송 가능하게 장착되고, 하면이 개방된 하우징(41)과;A housing (41) which is movably mounted in the recessed groove (11) of the guide track (10) and whose lower face is opened;

상기 하우징(41)의 내측 상면에 설치되어 상하이동력을 발생하는 상하이동수단(42)과,Up and down means (42) provided on the inner upper surface of the housing (41) for generating a vertical power,

상기 상하이동수단(42)의 작동로드에 고정설치되어 상기 하우징(41) 내측에서 상하 이동가능하게 설치되는 툴박스(44)와,A tool box 44 fixed to the operating rod of the up-down moving means 42 and vertically movable from the inside of the housing 41,

상기 툴박스(44) 내부에 설치되는 상기 용접툴(50)을 툴박스(44) 내부에서 좌우 이동시키는 좌우이동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.And a left and right moving means for moving the welding tool (50) installed inside the tool box (44) left and right inside the tool box (44).

상하이동수단(42)을 제어하게 되면, 툴박스(44)를 상하 이동시킬 수 있고, 툴박스(44) 내에 설치된 용접툴(50)을 상하 이동시킬 수 있으며, 용접툴(50)을 하강시켜 용접을 시작하고, 종료 시점에 상승시킨다. 그리고 좌우 이동수단에 의해서 용접툴(50)은 툴박스(44) 내부에서 좌우로 이동시킬 수 있게 된다. The tool box 44 can be moved up and down so that the welding tool 50 installed in the tool box 44 can be moved up and down and the welding tool 50 can be lowered, Start and raise at the end. The welding tool 50 can be moved laterally inside the tool box 44 by the left and right moving means.

상기 좌우이동수단은,Wherein the left-

툴박스(44)의 내부 좌우측에 설치되는 유압실린더와, 좌우측 유압실린더를 연통시키는 유압배관에 설치되어 좌우 유압을 조절하여 상기 용접툴(50)의 좌우 이동을 제어하는 유압제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이는 좌우 유압을 조절하는 것에 의해 용접툴(50)의 좌우 이동을 제어할 수 있다. 상기 좌우이동수단은 배관의 길이방향으로 용접툴을 이동시키도록 구성된다.And a hydraulic pressure control means provided in a hydraulic cylinder provided on the left and right sides of the tool box 44 for communicating the left and right hydraulic cylinders to control lateral movement of the welding tool 50 by adjusting left and right hydraulic pressures . This can control the lateral movement of the welding tool 50 by adjusting the left and right hydraulic pressures. The lateral moving means is configured to move the welding tool in the longitudinal direction of the pipe.

상기 좌우이동수단은, 도 9에 도시된 바와 같이,The left and right moving means, as shown in Fig. 9,

상기 툴박스(44)의 내측 좌우를 가로질러 설치되고, 중간에 나사결합으로 상기 용접툴(50)이 결합된 이송스크류(43a)와, 상기 이송스크류(43a)를 정역방향 회전시키기 위한 모터(43)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.A transfer screw 43a provided across the inside of the tool box 44 and coupled with the welding tool 50 in a screwed manner and a motor 43 for rotating the transfer screw 43a in the forward and reverse directions ).

이는 모터(43)의 정역방향 구동에 의해 이송스크류(43a)가 회전되면서 용접툴(50)을 좌우 이동시킬 수 있다. 용접 툴(50)의 이동은, 주행장치(30)와 동기시켜 이동을 제어한다. This allows the welding tool 50 to move left and right while the feed screw 43a is being rotated by driving the motor 43 in the forward and reverse directions. The movement of the welding tool 50 is controlled in synchronism with the travel device 30.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치는, In the friction stir welding apparatus according to the present invention,

가이드 궤도(10)의 내부 요홈부(11) 속에 용접장치부가 이송가능하게 삽입 장착된다. 용접 장치부는, 마찰 교반 용접(FSW)을 수행하는 용접툴(50)과, 용접툴(50)을 가이드 궤도(10)의 요홈부(11)를 타고 주행시키기 위한 주행수단을 포함하여 구성된다. 기본적으로 주행수단과, 용접툴(50)을 구비하여 구성하게 되면, 좌우 이동 없이 겹치기 이음매의 외주면을 따라 원형으로 이동되면서 마찰 교반 접합이 가능해진다. A welding device is inserted and mounted in the inner recessed portion 11 of the guide track 10 so as to be transportable. The welding apparatus section includes a welding tool 50 for performing friction stir welding (FSW) and a traveling means for traveling the welding tool 50 in the guide groove 10 of the guide track 10. When the traveling means and the welding tool 50 are basically provided, friction stir welding can be performed while being moved circularly along the outer peripheral surface of the lap joint without moving left and right.

그런데, 원형 이동만으로 마찰 교반 접합을 수행하게 되면, 원형의 한 라인으로 접합되는 것이기 때문에 품질 문제가 발생 될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 원주면을 따라 나선형으로 마찰 교반 접합이 가능해지도록 상기 용접툴을 상하 좌우 이동시킬 수 있는 툴 이동수단을 더 포함하여 구성한다.However, if the friction stir joining is performed only by circular movement, quality problems may occur because they are bonded to one circular line. Therefore, the present invention further comprises tool moving means for moving the welding tool up, down, left, and right so that friction stir welding can be performed spirally along the circumferential surface.

툴 이동수단은, 용접툴의 상하 이동을 제어하는 상하이동수단(42), 좌우 이동을 제어하는 좌우 이동수단(43)을 포함하여 구성하며, 상하 좌우 이동제어를 위하여 툴 박스(44) 속에 좌우 이동수단에 의해 좌우 이동이 가능하도록 용접툴(50)을 설치하며, 툴박스(44)를 상하이동시키도록 상하 이동수단(42)을 하우징(41)의 상단하면에 설치하여 상하 이동을 제어하도록 구성한다. 즉, 상하이동수단(42)을 제어하여 하부로 용접툴(50)을 내려서 마찰 교반 접합을 시작하고, 상부로 들어올려 용접을 종료한다.The tool moving means includes vertically moving means 42 for controlling up and down movement of the welding tool and left and right moving means 43 for controlling lateral movement. The welding tool 50 is installed so as to be able to move left and right by the moving means and the up and down moving means 42 is installed on the upper surface of the housing 41 so as to move the tool box 44 up and down, do. That is, by controlling the up-down moving means 42, the welding tool 50 is lowered to start the friction stir welding, and the welding is finished by raising the upper portion.

즉, 여기서, 상기 궤도부(13)는 배관의 원주방향으로 형성되고, 좌우 이동수단(43)은 배관의 길이방향으로 용접툴을 이동시키도록 구성함으로써, 나선 용접이 가능해진다.That is, here, the raceway portion 13 is formed in the circumferential direction of the pipe, and the left and right moving means 43 is configured to move the welding tool in the longitudinal direction of the pipe, so that spiral welding can be performed.

도 10은 본 발명의 마찰 교반 접합 장치를 배관 이음매에 설치한 개요도이고, 도 11의 (가) 및 (나)는 커플링의 구성과 커플링 설치 예시도이며, 도 12는 본 발명에 의한 마찰 교반 접합 장치를 배관 이음매에 설치한 단면 예시도이다.Fig. 10 is a schematic view of a friction stir welding apparatus according to the present invention installed on a pipe joint. Figs. 11A and 11B are views showing a coupling configuration and a coupling installation example, Fig. 8 is a cross-sectional view showing a stir welding device installed in a pipe joint;

본 발명은 배관(1a)(1b)을 접합하기 위하여 커플링(100)에 일측 및 타측 배관(1a)(1b)을 양측에서 삽입 결합하고, 그 커플링(100)의 둘레에 본 발명에 의한 마찰 교반 접합장치를 결합 설치한다.The present invention is characterized in that one side and the other side of piping 1a and 1b are inserted and coupled to both sides of coupling 100 in order to join piping 1a and 1b, A friction stir welding device is installed.

상기 커플링(100)은, 도 11의 (가) 및 (나)에 도시된 바와 같이, 커플링(100)의 양측부의 내경은 배관(1a)(1b)의 외경과 같고, 커플링(100)의 중간부에는 내경이 배관(1a)(1b)의 내경과 같은 협지부(101)가 형성된다. 이와 같이 중간부에 협지부(101)가 형성된 커플링(100)에 접합하고자 하는 배관(1a)(1b)을 양측에서 삽입시켜 결합한다.11A and 11B, the inner diameters of both side portions of the coupling 100 are the same as the outer diameters of the pipes 1a and 1b, and the coupling 100 The holding portion 101 having an inner diameter equal to the inner diameter of the pipes 1a and 1b is formed. In this manner, the pipes 1a and 1b to be joined to the coupling 100 having the holding portions 101 formed at the intermediate portion are inserted and engaged from both sides.

배관(1a)(1b)을 커플링(100)에 결합한 후, 커플링(100)의 둘레를 감싸도록 가이드 궤도(10)을 결합하여 장착한다. 가이드 궤도(10) 속에는 용접장치부가 이송가능하게 설치되어 있고, 용접장치부의 용접툴(50)에 의해 커플링(100)의 외표면에 마찰 교반 접합 용접을 수행함으로써, 커플링(100)과 내부의 배관(1a)(1b)이 접합 용접된다.After the piping 1a and 1b are coupled to the coupling 100, the guide track 10 is coupled and mounted so as to surround the periphery of the coupling 100. The welding apparatus is provided in the guide track 10 so as to be transferable and friction stir welding is performed on the outer surface of the coupling 100 by means of the welding tool 50 of the welding apparatus, The pipes 1a and 1b are welded to each other.

용접툴(50)의 회전툴 하면에 형성된 프로브가 회전되면서 상부부재인 커플링(100)을 파고들어가서 하부부재인 배관의 표면까지 파고들어간다. 고속회전에 의해 상부부재를 뚫고 들어가서 하부부재와의 경계면까지 삽입된 상태로 회전되고, 이때 회전툴의 하면 솔더부가 상부부재 표면과 회전 접촉마찰이 이루어져 발생되는 열에 의해 접합 용접되는 비드라인이 형성된다. The probe formed on the lower surface of the rotary tool of the welding tool 50 rotates and digs into the coupling 100 as the upper member and digs into the surface of the pipe as the lower member. A bead line is formed in which the lower solder portion of the rotating tool is rotationally contact-frictioned with the surface of the upper tool to be welded by heat generated by the generated heat .

본 발명에 의한 배관 겹치기 이음매 접합 용접 방법은, 커플링(100)의 선단부 일정간격 내측에서 중간 협지부(101) 까지 나선형으로 외주면을 돌아가면서 마찰 교반 접합 용접을 수행한다.The pipe lap joint seam welding method according to the present invention performs friction stir welding welding while spirally extending from the inside of the distal end portion of the coupling 100 to the intermediate holding portion 101 in the outer peripheral surface.

도 13은 본 발명에 의한 마찰 교반 용접 방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도 14는 본 발명에 의한 마찰 교반 용접 방법 예시도이다.FIG. 13 is an explanatory view for explaining a friction stir welding method according to the present invention, and FIG. 14 is an illustration of a friction stir welding method according to the present invention.

도 13에는 커플링(100)을 1/2만 보인 것이다. 커플링(100)의 선단부에서 일정간격 내측의 임의의 시작위치(A)에서 커플링(100)의 협지부(101)의 임의의 종료위치(B)까지 나선형으로 커플링 외표면을 돌아서 마찰교반 용접을 수행한다.In Fig. 13, the coupling 100 is shown by a half. The outer circumferential surface of the coupling 100 is spirally wound around the outer surface of the coupling from an arbitrary starting position A at a predetermined distance inward from the front end of the coupling 100 to an arbitrary end position B of the holding portion 101 of the coupling 100, Welding is performed.

여기서, 상기 시작위치(A)와 종료위치(B)는 적어도 180°이상의 위상차를 가진다. 바람직하게는 360°위상차를 가지도록 나선형 마찰 교반 접합을 수행한다. 즉, 최소 반바퀴 이상 돌면서 접합 용접을 하되, 바람직하게는 한바퀴를 돌면서 접합 용접을 수행한다. 배관의 크기에 따라 한바퀴 이상으로 돌면서 접합 용접을 수행할 수도 있다.Here, the start position A and the end position B have a phase difference of at least 180 degrees. A helical friction stir joining is performed so as to have a phase difference of preferably 360 degrees. That is, joint welding is performed while rotating at least half a turn or more, preferably joint welding is performed while turning one wheel. Depending on the size of the piping, it is also possible to perform joint welding while rotating more than one turn.

따라서, 일측 배관(1a)과 겹쳐진 커플링(100)의 일측 선단부 내측의 임의의 시작위치(A)에서부터 중간의 협지부(101)의 종료위치(B)까지 나선형으로 한바퀴 돌면서 마찰 교반 접합 용접을 수행하고, 동일하게 반대쪽 배관(1b)과 겹쳐진 커플링(100)의 타측 선단부 내측의 임의의 시작위치에서 중간의 협지부(101)의 종료 위치까지 나선형으로 한바퀴 돌면서 마찰 교반 접합 용접을 수행한다.Therefore, friction stir welding is performed while spirally extending from an arbitrary starting position A inside the one end of the coupling 100 overlapping the one pipe 1 a to the ending position B of the middle holding part 101 And friction stir welding is performed while spirally extending from an arbitrary starting position inside the other tip end portion of the coupling 100 overlapping with the opposite pipe 1b to the end position of the middle holding portion 101 by one turn.

한편, 상기와 같이 한바퀴만 접합 용접을 하는 경우 품질 저하가 우려되므로, 본 발명에서는 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 임의의 시작위치(A)와는 다른 시작위치(C)에서 반대방향으로 돌면서 상기 협지부(101) 외표면의 임의의 종료위치(D)까지 나선형으로 접합 용접을 수행한다.In the present invention, as shown in FIG. 14, the welding is performed in the opposite direction at the starting position C different from the arbitrary starting position A, And the joint welding is performed spirally up to an arbitrary end position (D) on the outer surface of the holding portion (101).

이에 따라 시작위치(A)에서 종료위치(B)로 나선형으로 돌면서 접합 용접한 제1용접라인과, 다른 시작위치(C)에서 종료위치(D)로 상기 제1용접라인과는 반대방향으로 돌면서 접합 용접한 제2용접라인은 적어도 2개의 교차점(E)(F)을 갖게 된다. 결국, 제1용접라인과는 반대방향으로 돌면서 용접한 제2용접라인은 2지점(E)(F)에서 교차되므로, 용접 품질의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.A first welding line spirally and welded from the start position A to the end position B and a second welding line extending from the other start position C to the end position D in a direction opposite to the first welding line The second weld line welded with joints has at least two intersections (E) (F). As a result, the second welding line, which is welded in the direction opposite to the first welding line, is intersected at the two points (E) (F), so that the reliability of the welding quality can be improved.

상기와 같이 나선형으로 돌면서 접합 용접하기 위해서는, 용접툴(50)을 좌우 이동 가능하도록 구성해야하며, 용접툴(50)을 시작위치(A)에서 하강시켜 접합 용접을 시작하고, 주행장치(30)를 구동시켜 주행을 시작하고, 주행 속도와 동기시켜 상기 용접툴(50)을 커플링(100)의 중간 협지부(101) 상의 종료위치(B)로 이동시킨다. 즉, 주행장치(30)에 의해 가이드 궤도(10) 내부에서 1회전이 이루어질때 이에 동기되어 용접툴(50)도 시작위치에서 종료위치까지 이동시키면 나선형 1회전 접합 용접을 수행할 수 있다.The welding tool 50 can be moved to the left and right in order to spirally and jointly weld as described above. The welding tool 50 is lowered from the starting position A to start welding, And moves the welding tool 50 to the end position B on the intermediate holding portion 101 of the coupling 100 in synchronism with the running speed. That is, when the welding tool 50 is moved from the start position to the end position in synchronism with one rotation in the guide trajectory 10 by the traveling device 30, the spiral one-turn welding can be performed.

이후 용접툴(50)을 상승시킨 후, 시작위치로 복귀시키고, 주행장치(30)를 구동하여 상기 시작위치(A)와는 다른 시작위치(C)로 용접툴(50)을 정렬하고, 주행장치(30)를 역방향 주행시키면서 상기 용접툴(50)은 시작위치에서 종료위치까지 이동시키면, 반대방향으로 회전되는 나선형 접합 용접을 수행할 수 있게 된다.The welding tool 50 is lifted and then returned to the starting position to drive the traveling device 30 to align the welding tool 50 at a starting position C different from the starting position A, When the welding tool 50 is moved from the start position to the end position while the welding tool 30 travels in the reverse direction, it is possible to perform spiral bonding welding in which the welding tool 50 is rotated in the opposite direction.

결국, 배관과 커플링(100) 사이의 마찰 교반 접합 용접은, 서로 다른 방향으로 회전되면서 나선형으로 접합 용접한 2개의 접합 용접라인이 형성되고, 2개의 교차점이 형성되어 용접 품질을 향상시킬 수 있다.As a result, the friction stir welding welding between the pipe and the coupling 100 can form two welding welding lines spirally welded together while being rotated in different directions, and two welding points can be formed to improve the welding quality .

본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 하나의 용접툴부(40)를 구성한 것을 예시 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다중 용접툴부를 설치하여 구성될 수 있다. 예컨데, 가이드 궤도(10)의 내부에서 용접툴부를 좌우 방향으로 다중 배열 설치한다. 이를 이용하게 되면, 커플링(100)의 양단부측에서 각 용접툴부의 용접툴을 제어하여 커플링의 양단부측에서 중간부측으로 동시에 나선형 마찰교반접합 용접을 수행할 수 있게 된다. 이에 따라 하나의 용접툴부만 설치한 경우는 커플링의 일측단부에서 중간부 방향으로 접합공정을 수행한 후, 커플링의 타단부측으로 이동설치하여 다시 동일 작업을 수행해야 한다. 그렇지만 다중 용접툴부로 구성하게 되면, 동시에 양측의 접합을 실시할 수 있다.In describing the embodiment of the present invention, one welding tool part 40 is exemplified. However, the present invention is not limited to this, and it may be constituted by providing multiple welding tool parts. For example, a plurality of welding tool portions are arranged in the lateral direction within the guide track 10. By using this, it is possible to control the welding tools of the respective welding tool portions at the both end sides of the coupling 100 to perform the helical friction stir welding at the same time from both end portions of the coupling to the intermediate portion side. Accordingly, when only one welding tool part is provided, the joining process should be performed from one end of the coupling to the middle part, then moved to the other end of the coupling, and the same operation must be performed again. However, if a multiple welding tool unit is used, joining of both sides can be performed at the same time.

상기와 같이 가이드 궤도(10) 내부의 폭방향으로 다중 용접툴부를 설치하는 것 이외에되, 가이드 궤도(10)의 내부 길이방향으로도 다중 용접툴부를 설치할 수 있다. 이는 바람직하게는 2개의 용접툴부를 180도 위상차를 가지는 위치에 설치하여 동시에 180도 위상차를 가지는 두 개의 시작점에서 접합 용접을 시작할 수 있게 한다. 꼭 두 개로 한정하는 것은 아니며, 복수의 용접툴부를 배열 설치하여 동시에 복수의 시작점에서 동시에 접합 용접을 시작할 수 있는 것이다.In addition to providing multiple welding tool portions in the width direction inside the guide trajectory 10 as described above, multiple welding tool portions can also be provided in the inner longitudinal direction of the guide trajectory 10. [ This preferably allows the two welding tool parts to be installed at positions which are 180 degrees out of phase so that joint welding can be started at two starting points having a 180 degree phase difference at the same time. It is not limited to only two, and a plurality of welding tool portions can be arranged and welding welding can be started simultaneously at a plurality of starting points.

이와 같이 일측 배관(1a)과 커플링(100) 사이의 접합 용접을 서로 반대방향으로 회전되는 2번의 접합 용접을 수행하여 완료하고, 용접 툴(50)을 이동시켜 반대측 배관(1b)과 커플링(100) 사이의 겹치기 이음매에 대한 마찰 교반 접합 용접을 수행한다. 반대측 배관(1b)과 커플링(100)도 동일하게 커플링(100)의 타측 선단부에서 내측으로 일정간격 이격된 임의의 시작위치에서 접합 용접을 시작하면서, 주행장치(30)를 주행시킴과 동시에 이와 동기되게 용접툴(50)을 중간부의 협지부 표면의 종료위치까지 이동시켜 용접라인이 1회전이 이루어지도록 하며, 다시 초기위치로 이동하여 다른 시작위치에서 반대방향으로 주행하면서 종료위치까지 접합 용접을 수행하여 종료한다.
Thus, the joint welding between the one-side pipe 1a and the coupling 100 is completed by performing two joint welding rotations in the opposite directions, and the welding tool 50 is moved, A friction stir welding process is performed on the lap joint between the first and second lap joints 100. The opposite side pipe 1b and the coupling 100 also travel in the traveling device 30 while starting joint welding at an arbitrary starting position spaced inwardly from the other side end portion of the coupling 100 In synchronism with this, the welding tool 50 is moved to the end position of the surface of the holding part of the middle part so that the welding line makes one rotation. Then, the welding tool 50 moves to the initial position, travels in the opposite direction at the other starting position, And terminates the process.

1a, 1b : 배관 10 : 가이드 궤도
11 : 요홈부 12 : 이탈방지홈
13 : 궤도부 20, 20a : 이동가이드
21 : 롤러 22 : 브라켓
30 : 전동 주행장치 31 : 주행장치 하우징
32 : 모터 33 : 기어부
30a : 아이들 주행장치 33a : 아이들 기어부
40 : 용접툴부 41 : 하우징
42 : 상하 이동수단 43 : 좌우 이동수단
43a : 이송스크류 44 : 툴박스
50 : 용접툴1a, 1b: piping 10: guide track
11: recessed groove 12:
13: track part 20, 20a: moving guide
21: roller 22: bracket
30: Electric traveling device 31: Traveling device housing
32: motor 33: gear portion
30a: idler driving device 33a: idle gear part
40: welding tool part 41: housing
42: up / down moving means 43: left / right moving means
43a: Feed screw 44: Toolbox
50: Welding tool

Claims (16)

배관의 겹치기 이음매 접합을 위한 마찰 교반 접합 장치에 있어서,
배관의 겹치기 이음매 부분의 둘레를 감싸며, 내면에 요홈부(11)가 형성된 가이드 궤도(10)와;
상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11)에 장착되어 요홈부(11) 내주면을 타고 이동하면서 용접툴에 의해 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
A friction stir joining apparatus for lap joint joining of pipes, comprising:
A guide track 10 which surrounds the lap joint portion of the pipe and has a groove 11 on the inner surface thereof;
And a welding device mounted on the recessed portion (11) of the guide track (10) and performing friction stir welding welding by a welding tool while moving on the inner peripheral surface of the recessed groove (11) .
제 1 항에 있어서,
상기 배관의 겹치기 이음매 부분은, 일측 및 타측 배관(1a)(1b)을 양측에서 삽입 결합하는 커플링(100)을 포함하여 이루어지고, 가이드 궤도(10)는 상기 커플링(100)의 둘레를 감싸는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
The method according to claim 1,
The lap joint portion of the piping includes a coupling 100 for inserting and coupling the one and the other piping 1a and 1b from both sides and the guide trajectory 10 is formed around the periphery of the coupling 100 Wherein the friction stir welding apparatus is configured to weld the friction stir welding apparatus.
제 2 항에 있어서, 상기 커플링(100)은,
양단부에 배관(1a)(1b)의 외경과 같은 내경이 형성되고, 중간부에 상기 용접툴의 프로브 길이보다 큰 두께를 갖는 협지부(101)가 형성된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
3. The assembly of claim 2, wherein the coupling (100)
Wherein inner diameters equal to the outer diameters of the pipes (1a) and (1b) are formed at both ends, and a holding portion (101) having a thickness larger than the probe length of the welding tool is formed in the middle portion.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 궤도(10)는,
둘로 분리된 가이드 궤도(10)를 배관 겹치기 이음매 부분을 감싸도록 설치하여 고정시킬 수 있는 클램프 타입인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
2. The apparatus according to claim 1, wherein the guide track (10)
Wherein the guide trajectory (10) is a clamp type that can be installed and fixed so as to surround the pipe lap joint portion.
제 1 항에 있어서, 상기 가이드 궤도(10)는,
요홈부(11) 내측면에 주행가이드 수단과, 용접장치부의 이탈방지 수단이 형성된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
2. The apparatus according to claim 1, wherein the guide track (10)
And a travel guiding means and an escape preventing means of a welding device portion are formed on the inner side surface of the recessed groove portion (11).
제 1 항에 있어서, 상기 용접장치부는,
배관 겹치기 이음매 부분의 상면에 마찰 교반 접합 용접을 수행하는 용접툴이 설치된 용접툴부(40)와;
상기 용접툴부(40)를 상기 가이드 궤도(10)의 내주면을 타고 이송시키기 위한 주행수단(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
The welding apparatus according to claim 1,
A welding tool portion (40) provided with a welding tool for performing friction stir welding on the upper surface of the pipe lap joint portion;
And travel means (30) for transporting the welding tool portion (40) along the inner circumferential surface of the guide track (10).
제 6 항에 있어서, 상기 용접장치부는,
상기 용접툴(50)을 상기 가이드 궤도(10) 내부에서 상하 좌우 이동시키는 툴 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
The welding apparatus according to claim 6,
Further comprising a tool moving means for moving the welding tool (50) in the guide track (10) in the up, down, left, and right directions.
제 6 항에 있어서, 상기 주행수단은,
가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 내에 이송가능하게 설치되는 주행장치 하우징(31)과, 상기 주행장치 하우징(31) 속에 고정설치되는 주행 모터(32)와, 주행모터(32)에 의해 회전되어 상기 가이드 궤도(10)의 내측벽에 형성된 궤도부(13)에 맞물려 용접장치부를 주행시키는 기어부(33)로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
7. The apparatus according to claim 6,
A traveling device housing 31 that is provided so as to be transportable in the recessed groove 11 of the guide track 10; a traveling motor 32 fixedly installed in the traveling device housing 31; And a gear portion (33) which is rotated to engage with a raceway portion (13) formed on an inner wall of the guide raceway (10) to run the welding device portion.
제 6 항에 있어서, 상기 주행수단은,
상기 용접툴부(40)의 전단에, 동력에 의해 구동되는 전동 주행장치(30)이 설치되고, 용접툴부(40)의 후단에는 동력 없이 아이들 기어(33a)에 의해 주행가이드를 하는 아이들 주행장치(30a)이 설치되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
7. The apparatus according to claim 6,
An electric driving device 30 driven by power is provided at the front end of the welding tool portion 40 and an idle driving device 40 for driving the vehicle by a idle gear 33a without power is provided at the rear end of the welding tool portion 40 (30a) are provided on the outer circumferential surface of the friction stir welding device.
제 6 항에 있어서, 상기 용접장치부는,
상기 주행수단의 전단부에 설치되어 상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 내주면을 타고 용접장치부가 이송되도록 가이드하는 이송가이드 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
The welding apparatus according to claim 6,
Further comprising transport guide means provided at a front end portion of the traveling means for guiding the welding apparatus portion to be transported on the inner circumferential surface of the recessed portion (11) of the guide track (10).
제 10 항에 있어서, 상기 이송가이드 수단은,
브라켓(22)의 외측부에 상기 가이드 레일(10)의 이탈방지홈(12) 속에 삽입되는 이탈방지돌기(23)가 양측으로 돌출되고, 브라켓(22)의 상단에 회전가능하게 롤러(21)가 설치되어 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 상면에 회전 접촉되게 구성된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
11. The image forming apparatus according to claim 10,
A detachment prevention protrusion 23 inserted into the detachment prevention groove 12 of the guide rail 10 projects to both sides of the bracket 22 and a roller 21 is rotatably mounted on the upper end of the bracket 22 And is rotatably contacted with the upper surface of the recessed portion (11) of the guide raceway (10).
제 10 항에 있어서, 상기 이송 가이드 수단은,
용접장치부의 앞뒤에 각각 설치되어 피동 회전되는 롤러에 의해 가이드 궤도의 상면과 회전접촉되어 용접 장치부의 전진 및 후진 이송을 가이드 하는 두 개의 이송가이드(20)(20a)로 구성된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
11. The image forming apparatus according to claim 10,
And two conveying guides (20) (20a) provided on the front and back sides of the welding apparatus unit and rotating contact with the upper surface of the guide track by the driven and rotated rollers to guide forward and backward conveyance of the welding apparatus unit. Joining device.
제 7 항에 있어서, 상기 용접툴부(40)의 툴 이동수단은,
상기 가이드 궤도(10)의 요홈부(11) 속에 이송 가능하게 장착되고, 하면이 개방된 하우징(41)과;
상기 하우징(41)의 내측 상면에 설치되어 상하이동력을 발생하는 상하이동수단(42)과,
상기 상하이동수단(42)의 작동로드에 고정설치되어 상기 하우징(41) 내측에서 상하 이동가능하게 설치되는 툴박스(44)와,
상기 툴박스(44) 내부에 설치되는 상기 용접툴(50)을 툴박스(44) 내부에서 좌우 이동시키는 좌우이동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
8. The apparatus according to claim 7, wherein the tool moving means of the welding tool unit (40)
A housing (41) which is movably mounted in the recessed groove (11) of the guide track (10) and whose lower face is opened;
Up and down means (42) provided on the inner upper surface of the housing (41) for generating a vertical power,
A tool box 44 fixed to the operating rod of the up-down moving means 42 and vertically movable from the inside of the housing 41,
And a left and right moving means for moving the welding tool (50) provided inside the tool box (44) left and right in the tool box (44).
제 13 항에 있어서, 상기 좌우이동수단은,
툴박스(44)의 내부 좌우측에 설치되는 유압실린더와, 좌우측 유압실린더를 연통시키는 유압배관에 설치되어 좌우 유압을 조절하여 상기 용접툴(50)의 좌우 이동을 제어하는 유압제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
14. The apparatus according to claim 13, wherein the left-
And a hydraulic pressure control means provided in a hydraulic cylinder provided on the left and right sides of the tool box 44 for communicating the left and right hydraulic cylinders to control lateral movement of the welding tool 50 by adjusting left and right hydraulic pressures To the friction stir welding device.
제 13 항에 있어서, 상기 좌우이동수단은,
상기 툴박스(44)의 내측 좌우를 가로질러 설치되고, 중간에 나사결합으로 상기 용접툴(50)이 결합된 이송스크류(43a)와, 상기 이송스크류(43a)를 정역방향 회전시키기 위한 모터(43)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.14. The apparatus according to claim 13, wherein the left-
A transfer screw 43a provided across the inside of the tool box 44 and coupled with the welding tool 50 in a screwed manner and a motor 43 for rotating the transfer screw 43a in the forward and reverse directions The friction stir welding apparatus according to claim 1, 제 6 항에 있어서, 상기 용접장치부는,
적어도 하나 이상 복수의 용접툴부가 배열 설치된 것을 특징으로 하는 마찰 교반 접합 장치.
The welding apparatus according to claim 6,
Wherein at least one or more welding tool portions are arranged.
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