KR20220131623A - Friction stir welding apparatus - Google Patents

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KR20220131623A
KR20220131623A KR1020210036454A KR20210036454A KR20220131623A KR 20220131623 A KR20220131623 A KR 20220131623A KR 1020210036454 A KR1020210036454 A KR 1020210036454A KR 20210036454 A KR20210036454 A KR 20210036454A KR 20220131623 A KR20220131623 A KR 20220131623A
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Abstract

The present invention relates to a friction stir welding apparatus and, more specifically, to a friction stir welding apparatus, which absorbs the vibration transmitted to a laser distance measuring part and accurately corrects the height of a welding tool according to curved surfaces or the replacement of the welding tool. To this end, the friction stir welding apparatus comprises: a head part of which the height can be adjusted in a vertical direction; a chuck part disposed below the head part to rotate according to a friction stir welding signal; a welding tool disposed below of the chuck part to rotate on the surface of a base material to be subjected to friction stir welding according to rotation of the chuck part so that friction stir welding is performed; a laser distance measuring part disposed to adjust a laser irradiation angle according to the length of the welding tool; and a vibration absorption jig part coupled to the head part and the laser distance measuring part to prevent vibration of the laser distance measuring part by absorbing vibration according to the rotation.

Description

마찰교반 용접장치{Friction stir welding apparatus}Friction stir welding apparatus

본 발명은 마찰교반 용접장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저 거리 측정부에 전달되는 진동을 흡수하고 용접 툴의 높이를 굴곡면이나 용접 툴의 교체에 따라 정확하게 보정하는 마찰교반 용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a friction stir welding apparatus, and more particularly, to a friction stir welding apparatus that absorbs vibration transmitted to a laser distance measuring unit and accurately corrects the height of a welding tool according to a curved surface or replacement of a welding tool. .

일반적으로 마찰 교반 용접은 알루미늄 용접에 많이 사용되고 있으며, 디스플레이 장비인 써셉터, 쿨 플레이트의 용접에 주로 사용된다. 상기에 언급된 부품은 제품 조립 시 변형이 발생되고, 변형이 발생된 상태에서 마찰교반 용접을 진행하면 용접 툴의 깊이가 일정하지 않게 된다. 이는 용접 면의 접합 불균형과 후 공정인 MCT 가공 진행 시 표면의 용접 비드가 남게 되어 용접 툴의 깊이 또는 높이를 조절하기 위한 기술의 개발이 필요하다.In general, friction stir welding is widely used for aluminum welding, and is mainly used for welding display equipment such as susceptors and cool plates. The above-mentioned parts are deformed during product assembly, and when friction stir welding is performed in a deformed state, the depth of the welding tool is not constant. This requires the development of a technology to control the depth or height of the welding tool because the welding bead remains on the surface during the joint imbalance of the welding surface and the post-process MCT processing.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 용접 제품의 표면이 평탄하지 않고 굴곡으로 형성되어 있으면 용접 툴의 높이를 굴곡면에 맞게 수시로 변경시켜야 할 필요성이 있다.On the other hand, as shown in FIG. 1, if the surface of the welding product is not flat but curved, there is a need to frequently change the height of the welding tool to match the curved surface.

이와 같은 요구에 따라 선행특허문헌에서는 용접팁의 가공위치를 제어하도록 한 기술이 개시되어 있다. 그러나 선행특허문헌에 개시된 기술은 용접팁의 위치와 높이 정보를 검출한 검출부(검출플레이트, 센서부) 간의 거리 오차를 반영하지 않은 문제점이 있다.In accordance with such a request, the prior patent document discloses a technique for controlling the processing position of the welding tip. However, the technique disclosed in the prior patent document has a problem in that it does not reflect the distance error between the detection unit (detection plate, sensor unit) that detects the position and height information of the welding tip.

대한민국 등록특허공보 10-2091669Republic of Korea Patent Publication No. 10-2091669

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 용접 툴 위치와 레이저 거리 측정부의 조사 측정점과의 거리 오차를 반영하여 용접 툴의 높이를 보정하고, 헤드부에 결합 고정됨으로써 레이저 거리 측정부에 전달되는 진동을 흡수하도록 하는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-described problems, by reflecting the distance error between the welding tool position and the irradiation measuring point of the laser distance measuring unit, correcting the height of the welding tool, and fixing the laser by coupling to the head. An object of the present invention is to provide an invention that absorbs vibration transmitted to a distance measuring unit.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 상하방향으로 높이 조절이 가능한 헤드부, 헤드부의 하부에 배치되며, 마찰교반 용접 신호에 따라 회전하는 척부, 척부의 하부에 배치되며, 마찰교반 용접 대상인 모재의 표면에서 척부의 회전에 따라 연동 회전함으로써 마찰교반 용접이 이루어지도록 하는 용접 툴, 용접 툴의 길이에 따라 레이저 조사 각도 조절이 되도록 배치되는 레이저 거리 측정부, 회전에 따른 진동을 흡수하여 레이저 거리 측정부의 진동을 방지하도록 헤드부 및 레이저 거리 측정부와 결합되는 진동흡수 지그부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.The above-described object of the present invention is a head part, which can be adjusted in height in the vertical direction, is disposed on the lower part of the head part, and the chuck part rotates according to a friction stir welding signal, it is disposed on the lower part of the chuck part, and on the surface of the base material which is a friction stir welding target. A welding tool that enables friction stir welding by interlocking rotation according to the rotation of the chuck, a laser distance measuring unit arranged to adjust the laser irradiation angle according to the length of the welding tool, and absorbing vibration caused by rotation to reduce the vibration of the laser distance measuring unit It can be achieved by providing a friction stir welding device comprising a vibration absorbing jig portion coupled to the head portion and the laser distance measuring portion to prevent.

또한, 진동흡수 지그부는 레이저 거리 측정부의 제1 방향 진동을 흡수하는 제1 방향 진동 흡수부, 제1 방향과는 다른 방향인 제2 방향 진동을 흡수하는 제2 방향 진동 흡수부를 포함한다.In addition, the vibration absorbing jig unit includes a first direction vibration absorption unit for absorbing vibration in the first direction of the laser distance measuring unit, and a second direction vibration absorption unit for absorbing vibration in a second direction different from the first direction.

또한, 제1 방향 진동 흡수부는 헤드부에 결합 고정되는 헤드 고정판, 진동에 따라 제1 방향으로 움직여 진동을 흡수하는 제1 진동 흡수판, 제1 진동 흡수판이 진동에 의해 움직이도록 하는 제1 베어링부를 포함한다.In addition, the first direction vibration absorbing unit includes a head fixing plate coupled and fixed to the head unit, a first vibration absorbing plate that moves in a first direction according to vibration to absorb vibration, and a first bearing unit that allows the first vibration absorbing plate to move by vibration. include

또한, 제2방향 진동 흡수부는 제1 진동 흡수판에 수직하게 결합 고정되는 연결 지그판, 진동에 따라 제2 방향으로 움직여 진동을 흡수하며, 레이저 거리 측정부가 결합 고정되는 제2 진동 흡수판, 제2 진동 흡수판이 진동에 의해 움직이도록 하는 제2 베어링부를 포함한다.In addition, the second direction vibration absorbing unit is a connection jig plate that is vertically coupled and fixed to the first vibration absorbing plate, moves in the second direction according to the vibration to absorb vibration, and a second vibration absorbing plate to which the laser distance measuring unit is coupled and fixed; 2 The vibration absorbing plate includes a second bearing portion to move by vibration.

또한, 용접 툴의 마찰용접 이동속도를 입력받는 용접속도 입력부, 레이저 거리 측정부의 레이저 조사 측정점과 용접 툴의 위치점 간의 거리 차이를 입력받는 거리오차 입력부, 용접속도 입력부 및 거리오차 입력부에서 입력된 값을 기초로 용접 툴이 레이저 조사 측정점의 위치에 도달하는 시간을 산출하는 시간차 산출부, 거리 차이에 대한 산출된 시간을 바탕으로 레이저 거리 측정부의 측정 값을 대응시키고, 대응되는 측정값에 따라 헤드부의 높이를 조절하는 높이 조절 제어부를 포함한다.In addition, the value input from the welding speed input unit receiving the friction welding movement speed of the welding tool, the distance error input unit receiving the distance difference between the laser irradiation measuring point of the laser distance measuring unit and the position point of the welding tool, the welding speed input unit and the distance error input unit A time difference calculator that calculates the time for the welding tool to reach the position of the laser irradiation measuring point based on It includes a height adjustment control unit for adjusting the height.

또한, 레이저 거리 측정부의 현재 조사 각도를 산출하는 레이저 조사 각도 산출부, 용접 툴의 길이 변경에 따라 레이저 조사 각도를 산출하고 조절하는 각도 조절 제어부, 각도 조절 제어부에서 생성한 조사 각도 변경신호에 따라 레이저 거리 측정부의 레이저 조사 각도를 변경하는 각도조절 모터부를 포함한다.In addition, the laser irradiation angle calculation unit for calculating the current irradiation angle of the laser distance measuring unit, the angle adjustment control unit for calculating and adjusting the laser irradiation angle according to the change in the length of the welding tool, the laser according to the irradiation angle change signal generated by the angle adjustment control unit It includes an angle control motor unit for changing the laser irradiation angle of the distance measuring unit.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 레이저 거리 측정부의 조사 측정점과 용접 툴의 거리 오차에 의해서도 용접 툴의 높이를 정확히 보정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, there is an effect that the height of the welding tool can be accurately corrected even by the distance error between the irradiation measuring point of the laser distance measuring unit and the welding tool.

또한, 레이저 거리 측정부를 헤드부에 결합 고정함으로써 레이저 조사 측정점의 위치를 다양하게 변화시킬 수 있다.In addition, by coupling and fixing the laser distance measuring unit to the head, the position of the laser irradiation measuring point can be variously changed.

또한, 본 발명에 의하면 레이저 거리 측정부가 헤드부에 결합 고정되기 때문에 헤드부로부터 전달되는 진동을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the laser distance measuring unit is fixed to the head unit, there is an effect of preventing vibration transmitted from the head unit.

그리고, 본 발명에 의하면 용접 툴의 교체에 의해 용접 툴의 길이가 변경되어도 레이저 거리 측정부의 조사 각도를 교체된 용접 툴에 맞게 변경시켜 마찰교반 용접의 접합성을 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.And, according to the present invention, even if the length of the welding tool is changed by the replacement of the welding tool, the irradiation angle of the laser distance measuring unit is changed to match the replaced welding tool, thereby making the weldability of friction stir welding uniform.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 용접 제품의 표면이 굴곡으로 형성되어 용접 툴의 높이를 보정해야 하는 것을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드부에 결합 고정된 레이저 거리 측정부의 레이저 조사 측정점과 용접 툴의 거리 오차(x)를 도시한 도면이고,
도 3(a),(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 헤드부로부터 전달되는 진동을 흡수하기 위한 진동 흡수 장치를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 용접 툴의 교체에 따라 툴의 길이가 변경되어 레이저 조사 측정점의 위치 변경이 필요한 것을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정부의 조사 각도와 용접 툴의 높이를 조절하기 위한 대략적인 구성을 도시한 도면이다.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in such drawings It should not be construed as being limited.
1 is a view for explaining that the surface of the welding product is formed in a curved shape to correct the height of the welding tool,
Figure 2 is a view showing the distance error (x) of the laser irradiation measuring point and the welding tool of the laser distance measuring unit fixed to the head unit according to an embodiment of the present invention,
3 (a), (b) is a view showing a vibration absorbing device for absorbing the vibration transmitted from the head according to an embodiment of the present invention,
4 is a view showing that the length of the tool is changed according to the replacement of the welding tool according to an embodiment of the present invention, so that it is necessary to change the position of the laser irradiation measurement point;
5 is a view showing a schematic configuration for adjusting the irradiation angle of the laser distance measuring unit and the height of the welding tool according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, one embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and it cannot be said that the entire configuration described in the present embodiment is essential as a solution for the present invention. In addition, descriptions of the prior art and matters obvious to those skilled in the art may be omitted, and the description of the omitted components (methods) and functions may be sufficiently referenced within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 마찰교반 용접장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 마찰교반 용접 대상인 모재의 표면에서 용접 툴을 회전시켜 마찰 교반 용접(Friction Stir Welding, FSW)이 일어나도록 하여 서로 분리된 두 모재를 용접하는 장치이다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 마찰교반 용접장치(100)에 대해 상세히 설명하기로 한다.The friction stir welding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention rotates a welding tool on the surface of a base material to be subjected to friction stir welding as shown in FIG. 2 to cause friction stir welding (FSW) to occur. It is a device for welding two separate base materials. Hereinafter, a friction stir welding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에 도시된 바와 같이 마찰교반 용접부(100)는 헤드부(100), 척부(120), 용접 툴(130)을 포함한다. 도 2는 마찰교반 용접부의 일부를 도시한 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 헤드부(100)는 제어부(140)의 제어에 따라 수직방향으로 상하 이동할 수 있다. 헤드부(100)의 수직방향 이동은 마찰 교반 용접에 따른 용접 툴(130)의 수직방향 위치를 변경시키기 위함이다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 용접 대상체에 따라 마찰 교반 용접 면이 평탄하지 않고 굴곡져 있을 수 있으며, 굴곡에 따라 용접 툴(130)의 높이를 바꿀 필요가 있기 때문이다. 이러한 높이 차는 후술하는 바와 같이 레이저 거리 측정부(210)에서 측정한 값으로부터 산출될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the friction stir welding part 100 includes a head part 100 , a chuck part 120 , and a welding tool 130 . FIG. 2 is a view showing a part of a friction stir welding part, and as shown in FIG. 2 , the head part 100 may vertically move up and down under the control of the controller 140 . The vertical movement of the head part 100 is to change the vertical position of the welding tool 130 according to friction stir welding. That is, as shown in FIG. 2 , the friction stir welding surface may be curved rather than flat depending on the welding object, and it is necessary to change the height of the welding tool 130 according to the bending. Such a height difference may be calculated from a value measured by the laser distance measuring unit 210 as will be described later.

본 발명의 일실시예에 따른 척부(120)는 헤드부(110)의 하부에 배치되며, 제어부(140)의 마찰교반 용접 신호에 따라 회전한다. 용접 툴(130)의 척부(120)의 하부에 결합 고정된다. 용접 툴(130)은 마찰교반 용접 대상인 모재의 표면에서 척부(120)의 회전에 따라 연동하여 회전함으로써 서로 분리된 두 모재를 마찰교반 용접한다.The chuck unit 120 according to an embodiment of the present invention is disposed under the head unit 110 and rotates according to the friction stir welding signal of the control unit 140 . It is coupled and fixed to the lower portion of the chuck 120 of the welding tool 130 . The welding tool 130 performs friction stir welding of two separated base materials by rotating in conjunction with the rotation of the chuck unit 120 on the surface of the base material, which is a friction stir welding target.

본 발명의 일실시예에 따른 레이저 거리 측정부(210)는 도 2에 도시된 바와 같이 진동흡수 지그부(220)에 결합 고정되어 레이저 조사 측정점(10)과의 거리를 감지 및 산출한다. 레이저 조사 측정점(10)은 용접 툴(130)과 가장 가까운 위치에 레이저로 조사되는 모재 표면의 어느 한 위치이다. 이때, 용접 툴(130)의 위치점과 레이저 조사 측정점(10)의 위치는 서로 가까울수록 오차가 적다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 용접 툴의 위치점(20)과 레이저 조사 측정점(10)이 서로 달라 거리 오차(x)가 발생하고, 이에 따라 레이저 거리 측정부(210)가 용접 툴(130) 보다 거리 오차만큼 선행하여 거릿값을 감지하기 때문에 거리 오차(x) 또는 거리 오차만큼의 시간 차를 반영하여 용접 툴((130)의 높이를 조정하면 평탄하지 않은 굴곡면에서도 정확한 마찰교반 용접이 가능하다. 따라서 후술하는 바와 같이 본 발명에서는 이러한 거리 오차를 반영하여 용접 툴(130)의 높이를 보정함으로써 실제 굴곡면에 맞는 마찰교반 용접이 가능하다.The laser distance measuring unit 210 according to an embodiment of the present invention is coupled and fixed to the vibration absorption jig unit 220 as shown in FIG. 2 , and detects and calculates a distance from the laser irradiation measuring point 10 . The laser irradiation measurement point 10 is any one position on the surface of the base material irradiated with a laser to the position closest to the welding tool 130 . At this time, the position of the position point of the welding tool 130 and the laser irradiation measurement point 10 are closer to each other, the smaller the error. That is, as shown in FIG. 2 , a distance error (x) occurs because the location point 20 of the welding tool and the laser irradiation measurement point 10 are different from each other, and accordingly, the laser distance measurement unit 210 is the welding tool 130 ), since the distance value is detected in advance by the distance error, if the height of the welding tool 130 is adjusted by reflecting the distance error (x) or the time difference equal to the distance error, accurate friction stir welding can be achieved even on uneven curved surfaces. Therefore, as will be described later, in the present invention, by correcting the height of the welding tool 130 by reflecting this distance error, friction stir welding suitable for the actual curved surface is possible.

한편, 척부(120)의 회전에 따라 마찰교반 용접부(100)는 진동이 발생된다. 발생한 진동은 레이저 거리 측정부(210)에 영향을 주게 되며, 레이저 거리 측정부(210)는 이러한 진동으로 인해 거리 측정에 오류가 발생할 수 있다. 이러한 오류는 용접 툴(130)의 높이 차의 보정에 영향을 주게 되어 마찰교반 용접의 불량을 야기할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 도 3과 같이 진동 완충장치를 부착하여 2가지 방향에서 진동을 흡수하도록 함으로써 모재의 표면과의 거리를 정확하게 감지하고, 이에 따라 모재 표면으로부터 용접 툴(130)의 높이를 정확하게 위치시킬 수 있다.On the other hand, according to the rotation of the chuck part 120, the friction stir welding part 100 is vibrated. The generated vibration affects the laser distance measurement unit 210, and the laser distance measurement unit 210 may generate an error in distance measurement due to the vibration. Such an error may affect the correction of the height difference of the welding tool 130 and may cause a defect in friction stir welding. Therefore, in the present invention, by attaching a vibration damper as shown in FIG. 3 to absorb vibrations in two directions, the distance from the surface of the base material is accurately detected, and accordingly, the height of the welding tool 130 from the surface of the base material is accurately positioned. can

진동 완충장치는 도 3(a),(b)에 도시된 바와 같이 진동흡수 지그부(220)로 구체화될 수 있다. 제1 방향 진동 흡수부(221)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이 제1 진동 흡수판(221b)이 제1 방향으로 움직임으로써 진동을 흡수한다. 제2 방향 진동 흡수부(222)는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 제2 진동 흡수판(222b)이 제2 방향으로 움직임으로써 진동을 흡수한다. 제1 방향 및 제2 방향으로의 움직임에 의해 헤드부(110)로부터 전달되는 진동을 흡수함으로써 레이저 거리 측정부(210)가 정확한 거리를 측정할 수 있는 장점이 있다. 이때, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직한 방향일 수 있다.The vibration shock absorber may be embodied as a vibration absorption jig unit 220 as shown in FIGS. 3(a) and (b). The first direction vibration absorbing part 221 absorbs vibrations as the first vibration absorbing plate 221b moves in the first direction as shown in FIG. 3(b) . The second direction vibration absorbing unit 222 absorbs vibration as the second vibration absorbing plate 222b moves in the second direction as shown in FIG. 3A . By absorbing the vibration transmitted from the head unit 110 by movement in the first direction and the second direction, there is an advantage that the laser distance measuring unit 210 can accurately measure the distance. In this case, the first direction and the second direction may be perpendicular to each other.

제1 방향 진동 흡수부(221)는 도 3 (a), (b)에 도시된 바와 같이 헤드 고정판(221a), 제1 진동 흡수판(221b), 제1 베어링부(221c), 제1 베어링 삽입홈(221d)을 포함한다. 헤드 고정판(221a)은 상술한 헤드부(110)의 일측에 고정 결합한다. 제1 진동 흡수판(221b)은 진동에 따라 후술하는 제1 베어링부(221c)에 의해 제1 방향으로 움직임으로써 헤드부(110)로부터 전달되는 진동을 1차적으로 흡수한다. 제1 진동 흡수판(221b)은 도 3(b)를 기준으로 상측에서 하측으로 폭이 넓어지도록 형성한다. 제1 베어링부(221c)는 제1 베어링 삽입홈(221d)에 삽입되어 제1 진동 흡수판(221b)이 제1 방향으로 회전할 수 있도록 한다.The first directional vibration absorbing part 221 includes a head fixing plate 221a, a first vibration absorbing plate 221b, a first bearing part 221c, and a first bearing, as shown in FIGS. 3 (a) and (b). It includes an insertion groove (221d). The head fixing plate 221a is fixedly coupled to one side of the above-described head 110 . The first vibration absorbing plate 221b primarily absorbs the vibration transmitted from the head part 110 by moving in the first direction by a first bearing part 221c to be described later according to the vibration. The first vibration absorbing plate 221b is formed to be wider from the upper side to the lower side with reference to FIG. 3(b). The first bearing part 221c is inserted into the first bearing insertion groove 221d to allow the first vibration absorbing plate 221b to rotate in the first direction.

제2 방향 진동 흡수부(222)는 도 3 (a), (b)에 도시된 바와 같이 연결 지그판(222a), 제2 진동 흡수판(222b), 제2 베어링부(222c), 제2 베어링 삽입홈(222d)을 포함한다. 연결 지그판(222a)은 상술한 제1 진동 흡수판(221b)에 수직방향으로 결합 고정된다. 제2 진동 흡수판(222b)은 진동에 따라 후술하는 제2 베어링부(222c)에 의해 제2 방향으로 움직임으로써 헤드부(110)로부터 전달되는 진동을 2차적으로 흡수한다. 즉, 헤드부(110)로부터 전달되는 진동을 제1 방향 진동 흡수부(221)에 의해 1차적으로 흡수하고, 연결 지그판(222a)을 따라 전달되는 1차 흡수가 된 진동을 제2 방향 진동 흡수(222)에 의해 2차적으로 흡수한다. 제2 진동 흡수판(222b)은 도 3(a)를 기준으로 상측에서 하측으로 폭이 넓어지도록 형성한다. The second direction vibration absorbing part 222 includes a connection jig plate 222a, a second vibration absorbing plate 222b, a second bearing part 222c, and a second as shown in FIGS. 3 (a) and (b). It includes a bearing insertion groove (222d). The connection jig plate 222a is vertically coupled and fixed to the first vibration absorbing plate 221b described above. The second vibration absorbing plate 222b secondarily absorbs the vibration transmitted from the head 110 by moving in the second direction by a second bearing portion 222c to be described later according to the vibration. That is, the vibration transmitted from the head unit 110 is primarily absorbed by the vibration absorption unit 221 in the first direction, and the vibration that is the primary absorption transmitted along the connection jig plate 222a is absorbed in the second direction. Secondary absorption by absorption 222 . The second vibration absorbing plate 222b is formed to be wider from the upper side to the lower side with reference to FIG. 3A .

레이저 거리 측정부(210)는 제2 진동 흡수판(222b)에 결합 고정된다. 다만, 후술하는 바와 같이 레이저 거리 측정부(210)의 조사 각도를 조절할 수 있도록 모터를 포함한 각도 조절부(도면 미도시)와 함께 제2 진동 흡수판(222b)에 결합 고정되는 것이 바람직하다. 제2 베어링부(222c)는 제2 베어링 삽입홈(222d)에 삽입되어 제2 진동 흡수판(222b)이 제2 방향으로 회전할 수 있도록 한다.The laser distance measuring unit 210 is coupled and fixed to the second vibration absorption plate 222b. However, it is preferable to be coupled and fixed to the second vibration absorbing plate 222b together with an angle adjusting unit (not shown) including a motor to adjust the irradiation angle of the laser distance measuring unit 210 as will be described later. The second bearing part 222c is inserted into the second bearing insertion groove 222d to allow the second vibration absorbing plate 222b to rotate in the second direction.

한편, 레이저 거리 측정부(210)를 고정하면 레이저 조사 각도(θ) 또한 고정된다. 레이저 조사 각도(θ)가 고정되면 용접 툴(130)의 길이에 따라 레이저 조사 각도(θ)를 변경시키지 못하는 문제점이 있다. 즉, 용접 툴(130)의 길이가 달라지면 용접 툴(130)의 길이에 따라 마찰교반 용접면과 용접 툴(130) 간의 높이 차를 보정해야 하며, 높이 차의 보정에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 'y'값이 달라진다. 'y' 값이 변하면 레이저 조사 측정점(10)이 변하게 되어 레이저 조사 각도(θ)를 보정할 필요성이 있다. On the other hand, when the laser distance measuring unit 210 is fixed, the laser irradiation angle θ is also fixed. When the laser irradiation angle θ is fixed, there is a problem in that the laser irradiation angle θ cannot be changed according to the length of the welding tool 130 . That is, when the length of the welding tool 130 is changed, it is necessary to correct the height difference between the friction stir welding surface and the welding tool 130 according to the length of the welding tool 130, and according to the correction of the height difference, as shown in FIG. Similarly, the 'y' value changes. When the 'y' value is changed, the laser irradiation measurement point 10 is changed, so it is necessary to correct the laser irradiation angle θ.

이에 따라 본 발명의 일실시예에서는 레이저 조사 각도(θ)를 변화시키기 위해 각도 조절부(도면 미도시)를 상술한 바와 같이 포함한다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 'x'와 'y' 값을 알 수 있기 때문에 삼각함수를 이용하여 현재 레이저 조사 각도(θ) 값을 알 수 있다. 따라서 각도 조절부에 의해 용접 툴(130)의 교체에 따른 레이저 조사 각도(θ)를 원하는 각도로 조절할 수 있고, 레이저 조사 각도(θ)의 조정에 따라 보정된 레이저 조사 측정점(10)과 거리를 정확하게 측정할 수 있다. Accordingly, in one embodiment of the present invention, an angle adjusting unit (not shown) is included as described above to change the laser irradiation angle θ. In addition, since the values 'x' and 'y' can be known as shown in FIG. 4 , the current laser irradiation angle θ value can be known using a trigonometric function. Therefore, the laser irradiation angle θ according to the replacement of the welding tool 130 can be adjusted to a desired angle by the angle adjusting unit, and the laser irradiation measurement point 10 and the distance corrected according to the adjustment of the laser irradiation angle θ can be measured accurately.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 조사 각도(θ)를 조정하기 위해 레이저 조사 각도 산출부(145)는 앞서 도 4와 같은 방법에 의해 레이저 조사 각도(θ)를 산출한다. 각도 조절 제어부(146)는 레이저 조사 각도(θ) 값을 이용하여 용접 툴(130)의 교체에 따른 레이저 조사 각도 보정값을 산출한다. 산출된 레이저 조사 각도 보정값을 이용하여 각도 조절부의 각도조절 모터부를 구동시킴으로써 교체된 용접 툴(130)에 맞는 레이저 조사 각도(θ)로 조정할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 용접 툴(130)의 교체에 따라 용접 툴(130)에 대응되는 레이저 조사 측정점(10)을 보정할 수 있는 장점이 있다.On the other hand, as shown in FIG. 5 , the laser irradiation angle calculating unit 145 calculates the laser irradiation angle θ by the same method as in FIG. 4 in order to adjust the laser irradiation angle θ. The angle adjustment control unit 146 calculates a laser irradiation angle correction value according to the replacement of the welding tool 130 by using the laser irradiation angle (θ) value. By driving the angle adjustment motor of the angle adjustment unit using the calculated laser irradiation angle correction value, it is possible to adjust the laser irradiation angle θ suitable for the replaced welding tool 130 . Therefore, in the present invention, there is an advantage in that the laser irradiation measurement point 10 corresponding to the welding tool 130 can be corrected according to the replacement of the welding tool 130 .

앞서 설명한 바와 같이 용접 툴의 위치점(20)과 레이저 조사 측정점(10)이 서로 달라 거리 오차(x)가 발생하고, 이에 따른 시간 차를 반영하여 용접 툴(1300의 높이를 보정하여야 한다. 이를 위해 도 5에 도시된 바와 같이 용접속도 입력부(141), 거리오차 입력부(142), 시간차 산출부(143), 높이 조절 제어부(144)를 포함한다. As described above, the position point 20 of the welding tool and the laser irradiation measurement point 10 are different from each other, resulting in a distance error (x), and the height of the welding tool 1300 must be corrected by reflecting the resulting time difference. 5 , it includes a welding speed input unit 141 , a distance error input unit 142 , a time difference calculation unit 143 , and a height adjustment control unit 144 .

용접속도 입력부(141)는 마찰교반 용접부(100)의 마찰용접 이동속도를 입력받는다. 일예로서 마찰용접 이동속도는 180mm/min으로 가정한다. The welding speed input unit 141 receives the friction welding movement speed of the friction stir welding unit 100 . As an example, it is assumed that the friction welding movement speed is 180 mm/min.

거리오차 입력부(142)는 레이저 거리 측정부(210)의 레이저 조사 측정점과 용접 툴(130)의 위치점(20) 간의 거리 차이를 입력받는다. 일예로서 거리 오차를 6mm라 가정한다.The distance error input unit 142 receives a distance difference between the laser irradiation measuring point of the laser distance measuring unit 210 and the position point 20 of the welding tool 130 . As an example, it is assumed that the distance error is 6 mm.

시간차 산출부는 용접속도 입력부(141) 및 거리오차 입력부(142)에서 입력된 마찰용접 이동속도 값 및 거리 오차 값을 기초로 용접 툴(130)이 레이저 조사 측정점(10)의 위치에 도달하는 시간을 산출한다. 상술한 예에서 거리 오차(x)는 6mm이고, 용접 툴(130)이 레이저 조사 측정점(10)에 도달하는 시간은 2[s] 이후이다. The time difference calculation unit determines the time for the welding tool 130 to reach the position of the laser irradiation measurement point 10 based on the friction welding movement speed value and the distance error value input from the welding speed input unit 141 and the distance error input unit 142. Calculate. In the above example, the distance error (x) is 6 mm, and the time for the welding tool 130 to reach the laser irradiation measurement point 10 is after 2 [s].

높이 조절 제어부(144)는 시간차 산출부(143)에서 산출한 시간에 기초하여 레이저 거리 측정부(130)의 측정 값을 대응시키고, 대응되는 측정값에 따라 헤드부의 높이를 조절한다. 즉, 상술한 예에서 용접 툴(130)이 2[s] 후에 레이저 조사 측정점에 도달하기 때문에 높이 조절 제어부(144)는 레이저 거리 측정부(210)가 2[s] 전에 측정 값을 기초로 현재 용접 툴(130)의 높이를 보정한다.The height adjustment control unit 144 corresponds to the measurement value of the laser distance measurement unit 130 based on the time calculated by the time difference calculation unit 143 , and adjusts the height of the head unit according to the corresponding measurement value. That is, in the above example, since the welding tool 130 reaches the laser irradiation measurement point after 2 [s], the height adjustment control unit 144 controls the laser distance measurement unit 210 based on the measurement value before 2 [s]. The height of the welding tool 130 is corrected.

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다. In the description of the present invention, the description may be omitted for matters obvious to those skilled in the art and those skilled in the art, and the description of these omitted components (methods) and functions will be sufficiently referenced within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. will be able In addition, the above-described components of the present invention have been described for convenience of description of the present invention, and components not described herein may be added within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.The description of the configuration and function of each part described above has been described separately from each other for convenience of description, and if necessary, one configuration and function may be implemented by being integrated into other components, or may be implemented more subdivided.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.In the above, although described with reference to one embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. That is, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In addition, it should be noted that, when it is determined that a detailed description of a known function related to the present invention and its configuration or a coupling relationship for each configuration of the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description is omitted. something to do.

10 : 레이저 조사 측정점
20 : 용접 툴의 위치점
100 : 마찰교반 용접부
110 : 헤드부
120 : 척부
130 : 용접 툴
140 : 제어부
141 : 용접속도 입력부
142 : 거리차 입력부
143 : 시간차 산출부
144 : 높이 조절 제어부
145 : 레이저 조사 각도 산출부
146 : 각도 조절 제어부
147 : 각도조절 모터부
210 : 레이저 거리 측정부
220 : 진동흡수 지그부
221 : 제1 방향 진동 흡수부
221a : 헤드 고정판
221b : 제1 진동 흡수판
221c : 제1 베어링부
221d : 제1 베어링 삽입홈
222 : 제2 방향 진동 흡수부
222a : 연결 지그판
222b : 제2 진동 흡수판
222c : 제2 베어링부
222d : 제2 베어링 삽입홈10: laser irradiation measurement point
20: position point of the welding tool
100: friction stir welding part
110: head
120: chuck
130: welding tool
140: control unit
141: welding speed input part
142: distance difference input unit
143: time difference calculator
144: height adjustment control unit
145: laser irradiation angle calculation unit
146: angle adjustment control unit
147: angle control motor unit
210: laser distance measuring unit
220: vibration absorption jig part
221: first direction vibration absorption unit
221a: head fixing plate
221b: first vibration absorbing plate
221c: first bearing part
221d: first bearing insertion groove
222: second direction vibration absorption unit
222a: connecting jig plate
222b: second vibration absorbing plate
222c: second bearing part
222d: 2nd bearing insertion groove

Claims (6)

상하방향으로 높이 조절이 가능한 헤드부,
상기 헤드부의 하부에 배치되며, 마찰교반 용접 신호에 따라 회전하는 척부,
상기 척부의 하부에 배치되며, 마찰교반 용접 대상인 모재의 표면에서 상기 척부의 회전에 따라 연동 회전함으로써 마찰교반 용접이 이루어지도록 하는 용접 툴,
상기 용접 툴의 길이에 따라 레이저 조사 각도 조절이 되도록 배치되는 레이저 거리 측정부,
상기 회전에 따른 진동을 흡수하여 상기 레이저 거리 측정부의 진동을 방지하도록 상기 헤드부 및 레이저 거리 측정부와 결합되는 진동흡수 지그부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.
Head part that can be height-adjusted in the vertical direction,
a chuck part disposed under the head part and rotating according to a friction stir welding signal;
A welding tool disposed under the chuck part and configured to perform friction stir welding by interlocking rotation according to the rotation of the chuck part on the surface of a base material to be friction stir welding;
A laser distance measuring unit arranged to adjust the laser irradiation angle according to the length of the welding tool;
and a vibration absorbing jig unit coupled to the head unit and the laser distance measuring unit to absorb vibration according to the rotation to prevent vibration of the laser distance measuring unit.
 제 1 항에 있어서,
상기 진동흡수 지그부는,
상기 레이저 거리 측정부의 제1 방향 진동을 흡수하는 제1 방향 진동 흡수부,
상기 제1 방향과는 다른 방향인 제2 방향 진동을 흡수하는 제2 방향 진동 흡수부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.
The method of claim 1,
The vibration absorption jig unit,
a first directional vibration absorbing unit for absorbing the first directional vibration of the laser distance measuring unit;
and a second direction vibration absorbing part for absorbing vibration in a second direction different from the first direction.
 제 2 항에 있어서,
상기 제1 방향 진동 흡수부는,
상기 헤드부에 결합 고정되는 헤드 고정판,
상기 진동에 따라 제1 방향으로 움직여 진동을 흡수하는 제1 진동 흡수판,
상기 제1 진동 흡수판이 상기 진동에 의해 움직이도록 하는 제1 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.
3. The method of claim 2,
The first direction vibration absorption unit,
a head fixing plate coupled and fixed to the head part;
a first vibration absorbing plate for absorbing vibration by moving in a first direction according to the vibration;
and a first bearing part for allowing the first vibration absorbing plate to move by the vibration.
 제 3 항에 있어서,
상기 제2방향 진동 흡수부는,
상기 제1 진동 흡수판에 수직하게 결합 고정되는 연결 지그판,
상기 진동에 따라 제2 방향으로 움직여 진동을 흡수하며, 상기 레이저 거리 측정부가 결합 고정되는 제2 진동 흡수판,
상기 제2 진동 흡수판이 상기 진동에 의해 움직이도록 하는 제2 베어링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.
4. The method of claim 3,
The second direction vibration absorption unit,
a connecting jig plate vertically coupled and fixed to the first vibration absorbing plate;
a second vibration absorbing plate to which the laser distance measurement unit is coupled and fixed to absorb vibration by moving in a second direction according to the vibration;
and a second bearing part for allowing the second vibration absorbing plate to move by the vibration.
 제 1 항에 있어서,
상기 용접 툴의 마찰용접 이동속도를 입력받는 용접속도 입력부,
상기 레이저 거리 측정부의 레이저 조사 측정점과 상기 용접 툴의 위치점 간의 거리 차이를 입력받는 거리오차 입력부,
상기 용접속도 입력부 및 거리오차 입력부에서 입력된 값을 기초로 상기 용접 툴이 상기 레이저 조사 측정점의 위치에 도달하는 시간을 산출하는 시간차 산출부,
상기 거리 차이에 대한 산출된 시간을 바탕으로 상기 레이저 거리 측정부의 측정 값을 대응시키고, 대응되는 측정값에 따라 상기 헤드부의 높이를 조절하는 높이 조절 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.
The method of claim 1,
a welding speed input unit receiving the friction welding movement speed of the welding tool;
a distance error input unit for receiving a distance difference between the laser irradiation measuring point of the laser distance measuring unit and the position point of the welding tool;
a time difference calculation unit for calculating the time for the welding tool to reach the position of the laser irradiation measurement point based on the values input from the welding speed input unit and the distance error input unit;
Friction stir welding apparatus, characterized in that it further comprises a height adjustment control unit for matching the measured value of the laser distance measuring unit based on the calculated time for the distance difference, and adjusting the height of the head unit according to the corresponding measured value. .
 제 1 항에 있어서,
레이저 거리 측정부의 현재 조사 각도를 산출하는 레이저 조사 각도 산출부,
용접 툴의 길이 변경에 따라 레이저 조사 각도를 산출하고 조절하는 각도 조절 제어부,
상기 각도 조절 제어부에서 생성한 조사 각도 변경신호에 따라 레이저 거리 측정부의 레이저 조사 각도를 변경하는 각도조절 모터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 용접장치.The method of claim 1,
Laser irradiation angle calculation unit for calculating the current irradiation angle of the laser distance measuring unit,
An angle adjustment control unit that calculates and adjusts the laser irradiation angle according to the change in the length of the welding tool;
Friction stir welding apparatus, characterized in that it further comprises an angle adjustment motor for changing the laser irradiation angle of the laser distance measuring unit according to the irradiation angle change signal generated by the angle adjustment control unit.
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