KR0181598B1 - 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 패널의 플랜지를 결합시키기 위한 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법에 관한 것으로서, 외측에 배치되는 제1패널(10)에 플랜지(11)를 형성하는 단계로서, 상기 플랜지의 단부에는 제2패널(20)의 플랜지(21)에 접촉되는 접촉부(12) 및 레이저 용접부(13)가 형성되며, 상기 플랜지(11)에는 절곡부(11a)가 형성되며, 돌출부가 형성되지 않는 플랜지 형성단계; 상기 제1패널(10)의 내측면(11)에 제2패널(20)의 플랜지(21)를 배치시킨후, 상기 제1패널(10)의 절곡부(11a)에 대해 상기 플랜지(11)를 헤밍(hemming)시키는 단계로서, 상기 플랜지(11)의 절곡부(11a)와 제2패널(20)의 플랜지(21)의 단부면(21a)사이에 밀봉재(30)가 도포되며, 상기 제1패널(10)의 용접부(13)와 밀봉재(30)사이에 배출통로(40)가 형성되는 헤밍단계; 및 상기 용접부(13)에 레이저(L)의 레이저 빔(B)을 인가시켜 용접 시일(S)을 형성하는 레이저 용접단계로서, 레이저 용접시 발생되는 발생가스는 상기 배출통로(40)를 통해 외부로 배출되는 레이저 용접단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법

제1도는 일반적인 도어의 헴 조인트 부분을 개략적으로 보여주는 사시도.

제2도는 제1도의 선Ⅱ-Ⅱ선에 다른 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 플랜지 성형 단계를 보여주는 단면도.

제4도는 본 발명에 다른 헤밍단계를 보여주는 단면도.

제5도는 레이저 용접 단계를 보여주는 단면도.

제6도는 레이저 용접시 형성되는 용접시일 및 가스배출을 보여주는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 탭 10 : 제1패널

11 : 플랜지 11a : 절곡부

12 : 접촉부 13 : 용접부

14 : 내표면 21a : 단부면

30 : 밀봉재 40 : 배출통로

L : 레이저 B : 레이저 빔

본 발명은 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제한적이진 않지만 자동차 도어의 내측패널과 외측패널의 주변부, 즉 플랜지 부분을 결합하기 위해 레이저를 이용하여 헴 조인트(Hem joint)를 형성하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 도어의 내측패널과 외측패널 사이에 헴 조인트가 제공되는 바, 이 같은 헴 조인트를 보여주는 도어의 사시되가 제1도에 도시되어 있으며, 제2도에는 선 Ⅱ-Ⅱ에 따라 취한 단면도로서, 제1도 및 제2도는 1990년 4월 10일자로 제네럴 모터스 코포레이션에 허여된 미국 특허 제 4,916,284호에 개시된 도면이다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 자동차의 도어는 외측패널(1)과 내측패널(2)로 구성된다.

보다 상세하게는, 외측패널(1)은 강철시트(1a)로 형성되며, 상기 강철시트(1a)의 양측면은 통상적으로 아연 박막측(1b, 1c)으로 도포되어 있다.

또한, 내측패널(2)은 강철시트(2a)로 형성되며, 상기 강철시트(2a)의 양측면의 통상적으로 아연 박막층(2b, 2c)으로 도포되어 있다.

상기 외측패널(1)은 헤밍(Hemming)전에는 편평한 시트를 유지하며 그 주변에는 다수의 공간탭(3)이 형성된다. 이 같은 탭(3)들은 초기에는 편평하지만 엠보싱 처리되어 평탄부(3b)에 연결된 V형부(3a)가 제공된다. 상기 V형(3a)의 단부에는 첨단(3c)이 형성된다.

이같은 외측패널(1)은, 헤밍 공정에 의해 내측패널(2)의 여유부에 결합되는 바, 이때 헤밍머신이 내측패널의 여유부 주변의 외측패널(1)의 일부를 접음으로써 결합이 달성된다. 물론, 헤밍 또는 접음 단계전에 접착제 비드(4)가 외측패널(2)의 여유 표면상에 배치되어 접음 및 헤밍단계후 도면부호(4′)와 같이 내측패널(1)과 외측패널(2)의 헴조인트 사이의 일정 영역내로 확산되어 충전된다.

이 같은 헤밍 단계후에는 내측패널(2)과 탭(3) 사이에는 삼각형 단면의 통로(5)가 형성된다.

상기 통로(5)는 대기로 개방되어 있어 레이저 용접시 발생되는 아연 가스를 대기로 방출시키는 역할을 하며, 동시에 탭이 레이저에 의해 용융되면서 통로(5)와는 반대의 삼각형 용접시일이 형성되며, 이로써 도어의 외측패널(1)과 내측패널(2)간의 헴 조인트가 달성된다.

그러나 이 같은 종래의 레이저를 이용하여 헴 조인트를 형성하는 방식은 그 작업이 매우 어렵고 불편한 것으로 나타났다. 보다 상세히 설명하면, 플랜지 성형 공정시 헴 조인트를 형성함은 물론, 발생가스를 배출시키기 위한 탭을 유지하기가 곤란할 뿐 아니라, 특히 헤밍 공정시 헤밍 머신과 같은 가공기계의 간섭이 발생될 수 있어 V형 탭의 형상 유지가 곤란한 단점이 있다. 이와 같이 V형 탭이 정상적인 형상으로 유지되지 못하면, 발생가스의 배출이 용이하지 않을 뿐만 아니라 정확한 용접시일을 형성할 수 없어 헴 조인트의 불량이 발생된다. 또한 탭의 V형부의 첨단에 레이저빔을 인가 시켜야 하므로 작업성이 저하되는 문제점이 있으며 제품의 불량을 초래하는 문제점이 발생했었다.

이에 본 발명은 이 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은, 탭과 같은 돌출 부위의 형상에 의한 간섭을 회피할 수 있는 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 용접점을 용이하게 조준할 수 있으며, 용접을 용이하게 행할 수 있는 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용접시 발생되는 발생가스를 용이하게 배출시킬 수 있는 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법을 제공하는 데 있다.

이 같은 방법들은 본 발명의 바람직한 실시예에 의해 달성되는 바, 본 발명의 일면에 따르면, 패널 2개의 플랜지를 결합시킬 수 있도록 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법에 있어서, 외측에 배치되는 제1패널에 플랜지를 형성하는 단계로, 상기 플랜지의 단부에는 제2패널의 플랜지에 접촉되는 접촉부 및 레이저 용접부가 연속 형성되며, 상기 플랜지에는 절곡부가 형성되며, 돌출부가 형성되지 않는 플랜지 형성단계; 상기 제1패널의 내측표면에 제2패널의 플랜지를 비치시킨 후, 상기 제1패널의 절곡부에 대해 상기 플랜지를 헤밍시키는 단계로, 상기 플랜지의 절곡부와 제2패널의 플랜지의 단부면 사이에 밀봉재가 도포되며, 상기 제1패널의 용접부와 밀봉재 사이에 배출통로가 형성되는 헤밍단계; 및 상기 용접부에 레이저의 레이저 빔을 인가시켜 용접시일을 형성하는 레이저 용접단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면중 제3도에는 본 발명에 따른 플랜지 성형단계를 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있으며, 제4도에는 본 발명에 따른 헤밍단계를 보여주는 단면도가 도시되어 있으며, 제5도에는 레이저 용접단계를 보여주는 단면도가 도시되어 있으며, 제6도에는 레이저 용접시 형성되는 가스의 배출 및 용접시일의 형성을 보여주는 부분확대 단면도가 도시되어 있다.

먼저, 제3도 내지 제5도에 따르면, 본 발명에 다른 헴 조인트 형성방법의 제1단계는 제1패널(10)에 플랜지(11)를 형성하기 위한 단계로서, 이는 일반적으로 프레스 다이에 재치된 후, 점선으로 도시된 바와 같은 플랜지 캠(C)에 의해 형성된다. 또한 이 같은 플랜지 성형 단계에는 상세히 후술되는 제2패널(20)의 외표면에 접촉되는 접촉부(12) 및 용접부(13) 형성단계를 더 포함한다. 플랜지의 크기는 상세히 후술되는 헤밍단계시 제2패널(20)의 플랜지(21)의 단부면(21a)과 플랜지의 절곡부(11a) 사이의 거리가 충분히 이격되며, 또한 발생가스가 충분히 배출될 수 있도록 충분한 크기의 가스배출통로가 형성될 수 있는 크기로 제공되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제2단계는 헤밍단계로서, 제2패널(20)을 제1패널(10)의 내측표면(14)상에 배치시킨 후, 제1패널(10)을 상기 플랜지(11)의 절곡부(11a)를 중심으로 헤밍시켜, 전술된 바와 같이 접촉부(12)가 제2패널(20)의 플랜지(21)에 접촉되게 한다.

상기 헤밍단계는 상기 제2패널(20)의 플랜지(21)의 단부면(21a)과 제1패널(10)의 플랜지(11)의 절곡부(11a) 사이에 실러(Sealer)와 같은 밀봉재(30)를 도포하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 밀봉재(30)는 헤밍 단계후 제2패널(20)의 플랜지(21)와 제1패널(10)의 내표면(14) 사이로 확산되어 그 사이를 시일링할 수 있다. 이 같은 헤밍단계는 일반적으로 전술된 바와 같은 헤밍머신(Hemming machine)을 이용한다. 이 같은 헤밍단계가 완료되어 제1패널(10)의 접촉부(12)가 제2패널(20)의 플랜지(21)에 접촉되며, 제1패널(10)의 용접부(13), 제2패널(20)의 플랜지(21) 및 밀봉재(30) 사이에는 가스가 배출될 수 있는 배출통로(40)가 형성된다.

본 발명에 다른 제3단계는 레이저 용접단계로서, 헤밍단계후 제1패널(10)의 플랜지(11)의 접촉부(12)가 제2패널(20)의 플랜지(21)에 접촉된 상태에서 상기 제1패널(10)의 용접부(13)에 레이저 용접기(L)를 이용하여 레이저 빔(B)을 인가하여 용접한다. 이때 제1패널(10)의 용접부(13)는 용융되어 제2패널(20)의 플랜지(21)에 용착되며, 동시에 용접시일(S)이 형성된다.

특히 제6도에 도시된 바와 같이 용접시 발생되는 가스는 배출통로(40)를 통해 외부로 배출된다.

이 같은 레이저 용접단계가 완료됨으로써, 제1패널(10)과 제2패널(20)간의 헴 조인트(Hem joint)가 형성된다. 또한 제6도에는 단부면(21a)가 제1패널(10)의 내표면(14)과 제2패널(20)의 플랜지(21)로 확산되어 더 넓은 영역이 시일링된다. 또한 용접시 발생되는 가스는 화살표(A)를 따라 발산되어 대기로 방출된다.

이 같은 본 발명에 따른 헴 조인트 형성방법에 의하면, 제1패널(10)의 플랜지(11)상에 종래의 탭과 같은 돌출 부위의 형상이 필요없이 플랜지의 성형이 용이하다. 또한 그로 인한 간섭의 발생이 회피할 수 있는 바, 보다 상세히 설명하면, 플랜지(11)의 외측 표면에 돌출부가 형성되지 않아 플랜지 성형시 또는 헤밍 머신을 이용한 헤밍 공정시 간섭을 받지 않는 장점이 있다.

또한 종래의 탭과 같이 별도의 발생가스 배출통로를 형성하지 않아도 플랜지(11)에 의해 자연적으로 배출통로(40)가 형성됨으로써, 매우 간단한 구조를 형성한다.

특히, 비교적 넓은 영역의 용접부(13)가 플랜지(11)에 형성됨으로써 종래의 탭과 같이 예리한 용접점에 레이저를 정확히 인가해야 하는 불편함이 방지될 수 있다.

결국, 본 발명에 따른 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법에 의하면, 플랜지 성형 및 헤밍단계시 돌출부로 인한 간섭의 발생이 방지되며, 레이저 용접이 용이하고 발생가스를 용이하게 배출시킬 수 있어 제품성 및 작업성이 향상되는 장점이 제공된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 본 기술 분야의 당업자라면 첨부된 특허 청구의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (1)

1. 패널 2개의 플랜지를 결합시킬 수 있도록 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법에 있어서, 외측에 배치되는 제1패널(10)에 플랜지(11)를 형성하는 단계로, 상기 플랜지(11)의 단부에는 제2패널(20)의 플랜지(21)에 접촉되는 접촉부(12) 및 레이저 용접부(13)가 연속 형성되며, 상기 플랜지(11)에는 절곡부(11a)가 형성되며, 돌출부가 형성되지 않는 플랜지 형성단계; 상기 제1패널(10)의 내측표면(14)에 제2패널(20)의 플랜지(21)를 비치시킨 후, 상기 제1패널(10)의 절곡부(11a)에 대해 플랜지(11)를 헤밍시키는 단계로, 상기 플랜지(11)의 절곡부(11a)와 제2패널(20)의 플랜지(21)의 단부면(21a) 사이에 밀봉재(30)가 도포되며, 상기 제1패널(10)의 용접부(13)와 밀봉재(30) 사이에 배출통로(40)가 형성되는 헤밍단계; 및 상기 용접부(13)에 레이저(L)의 레이저 빔(B)을 인가시켜 용접시일(S)을 형성하는 레이저 용접단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접을 이용한 헴 조인트 형성방법.