KR100306030B1

KR100306030B1 - 둘 이상의 중첩판 형성부재 접합방법과 접합장치 및 조인트

Info

Publication number: KR100306030B1
Application number: KR1019940704351A
Authority: KR
Inventors: 올리비에 두부논
Original assignee: 올리비에 두부논, 한스 베르크비스트; 아텍소르 이큅먼츠 에스.에이.
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 2002-02-19
Also published as: EP0643633A1; JP3564132B2; CN1106192A; FI945622A0; SE9301097D0; WO1994022613A1; EP0643633B1; CZ286317B6; AU683055B2; US6205640B1; BR9404797A; JPH07507499A; PL306415A1; AU6538894A; ES2114684T3; DE69407520D1; CZ326994A3; PL174479B1; KR950701850A; FI945622A

Abstract

본 발명은 펀치(4)와, 다이 공동(9)을 갖춘 다이(3)와, 모루(5)가 동축적으로 배열되고 그 동축적인 상대운동에 의해 공동작용하여 둘 이상의 중첩판 형성부재(1,2)를 접합하는 방법으로서, 상기 방법이 a. 상기 중첩판 형성부재(1,2)가 펀치(4) 및 다이(3) 사이에 위치하거고, b. 상기 펀치(4)가 상기 다이(3)를 향해 동축적으로 제1 방향으로 제1 상대운동을 수행하고, c. 펀치(4)의 원통형 코어부분(6)이 다이 공동(9)과 공동작용함으로써 상기 판 형성부재(1,2)의 인발에 의해 다이 공동(9)의 방향으로 이동하는 동안 측벽 부분과 바닥벽 부분(12)을 구비하는 컵형상 돌출부(10)를 형성하고, d. 상기 모루(5)는 제2 방향으로 상기 다이에 대해 상대운동을 하고, 다이에 대해 사전설정된 위치에서 고정되며, e. 상기 펀치(4)는 상기 다이(3)쪽으로 동축적으로 상기 제1 방향으로 제2 상대운동을 수행하고, 상기 펀치(4) 및 상기 모루(5)간의 힘에 의해 상기 바닥벽 부분을 압축함으로써 판 형성부재(1,2)를 기계적으로 상호고정하는 폭방향 확대 형상을 형성하는 단계로 구성되는 둘 이상의 중첩판 형성부재 접합방법에 있어서, 상기 펀치에는, 상기 코어부분의 후방단부 둘레에서, 상기 단계 c에서 다이(3)의 방향에서 축방향으로 상부 판 형성부재(1)의 컵형상 돌출부(10)의 개구(11) 둘레의 영역으로부어 재료를 변형시키고 변위시키는 폭방향 연장부(8)가 제공되는 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합방법에 관한 것이다.

Description

둘 이상의 중첩판 형성부재 접합방법과 접합장치 및 조인트{A METHO FOR JOINING TOGETHER TWO OR SEVERAL OVERLAYING SHEET FORMED MEMBERS, AN APPARATUS FOR CARRYING OUT SAID METHOD AND A JOINT RESULTING FROM SAID METHOD}

제 1 도는 펀치 및 다이 공동간에 매우 작은 갭을 갖는 공지된 조인트의 종단면도.

제 2 도는 펀치 및 다이 공동간에 매우 큰 갭을 갖는 공지된 조인트의 종단면도.

제 3a도 내지 제 3d도는 본 발명에 따른 장치에서 조인트 형성공정을 수행 하는 동안의 펀치, 다이 및 모루의 상대운동을 보인 단면도.

제 4 도는 이동 가능한 측부 압착 및 폭방향 연장요소를 갖춘 본 발명에 따른 펀치의 도시도.

제 5도는 본 발명에 따른 여러 가지 다른 펀치 구성의 예를 보인 예시도.

제 6도는 본 발명에 따른 조인트의 일 실시예의 도시도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1,2. 중첩판 형성부재 3. 다이

4. 펀치 5. 모루

8. 폭방향 연장부 9. 다이 공동

10. 컵 형상 돌출부 11. 개구

12. 바닥벽 13. 측부 압착장치

본 발명은 둘 이상의 중첩판 형성부재를 접합하는 방법, 상기 방법을 수행하는 장치 및 상기 방법에 의해 얻어지는 조인트에 관한 것이다. 그러한 접합공정은 먼저 인발이 이루어지고, 그 다음에 접합될 두개의 판 형성부재의 재료를 폭방향으로 부재를 상호 고정하게 되는 확대 형상으로 압출함으로써 수행된다. 이러한 방법에 의해 생성되는 조인트는 전형적으로 누출 방지 구조로 되어 있다. 부재는 어느한 부재의 일부를 다른 부재의 블랭크되지 않은 부분을 통해 절개하고 형성한 후에, 한 부재의 절개되고 형성된 부분을 다른 부재의 인접한 표면에 경계를 표시하여 부재를 중첩관계로 고정함으로써 또한 접합된다. 이 방법에 의해 제조되는 조인트는 전형적으로 누출을 방지할 수 없는 구조를 취한다.

판 형성부재를 함께 접합하여 누출 방지형 조인트 또는 누출 방지 구조로 되어 있지 않은 조인트를 제조하는 방법 및 장치는 공지되어 있다. 몇몇 출원 중에 관심을 끄는 것은 상기 판 형성부재를 원통형 또는 약간의 원추형 측벽 및 바닥벽을 갖춘 컵 형상 돌출부로 인발하고 후속하여 상기 바닥벽을 압축하여 그를 폭방향으로 압출함으로써 판 형성부재를 기계적으로 상호 고정하는 폭방향 확대형상으로 형성함으로써 만들어지는 누출 방지형 조인트이다.

US-A-4 459 735 에는 이러한 유형의 장치, 방법 및 조인트가 개시되어 있다. 이 방법은 펀치 및 그와 공동 작용하는 다이간의 상대운동이 한번 일어날 때마다전체 공정이 수행되는 단일 스트로크 방식으로 구성되어 있다. 컵 형상 부분의 바닥 벽을 압축하기 위해, 모루는 공동이 폭방향으로 확장 가능한 다이 공동의 바닥에 고정상태로 배열된다.

이중 스트로크 방법은 WO 89/07020 에 또한 개시되어 있는 바, 이에 따르면, 다이 공동 외측에서 두 번째 스트로크가 행해지는 동안 압축이 일어난다. 이 공동은 일반적으로 폭방향으로 확장가능하지 않다.

상기한 누출 방지형 조인트가 갖는 문제점 중 하나는 이른바 전단력 및 인장력에 대한 저항성이 비교적 낮다는데 있다.

다이 공동내의 인발 깊이 및 펀치와 다이 공동간의 갭은 임계 파라미터이다.

인발 깊이가 너무 크거나 펀치와 다이 공동간의 갭이 너무 작으면, 펀치와 접촉하는 판 형성부재 상에서의 컵 형상 돌출부의 측벽이 너무 얇아지고, 부재를 분리시키려고 하는 힘에 노출될 때 측벽이 파손될 위험이 있다. 이러한 문제는 조인트가 둘 이상의 판으로 만들어진 경우에는 더욱 심각해진다.

한편, 인발 깊이가 너무 작거나 펀치와 다이 공동간의 갭이 너무 크면, 압축중의 바닥벽의 폭방향 압출은 판 형성부재간의 상호 고정을 달성하기에 충분치 않게 되고, 그러한 이유로 힘에 노출될 때 부재가 분리될 위험이 있다.

본 발명의 목적은 판금속 또는 다른 판 재료를 접합하여, 공지된 조인트와 비교하였을 때, 강도가 현저히 향상된 누출 방지형 조인트 또는 누출 방지 구조로 되어 있지 않은 조인트를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

청구된 장치는 조인트의 강도에 현저히 기여하는 새로운 펀치 구성을 활용한다.

본 발명의 또 다른 목적은 판부재의 전체 두께 변동에 그다지 민감하지 않은 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 장점은 구성이 간단하다는데 있다.

상기 기술적인 문제점에 해답을 제공하는 본 발명의 특징은 후속하는 청구항에 상세히 기술되어 있다.

이하, 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 누출 방지형 조인트를 제조하기 위한 이중 스트로크 방법의 형태로 된 실시예에 의해 설명된다. 스트로크는 펀치와 다이간의 상대적인 접근으로 정의된다. 설명을 간단히 하기 위하여, 조인트는 두 중첩 금속판으로 이루어진다. 조인트의 폭방향 확장은 다이의 외측에서 발생한다. 그러나, 본 발명은 다이가 폭방향으로 유연하거나 고정되는 단일 스트로크 처리 및 둘 이상의 판 형성부재 그리고 누출 방지 구조로 되어 있지 않은 조인트를 제조하는 데에도 또한 적용될 수 있다.

제1도는 펀치 및 다이 공동간에 매우 작은 갭을 갖는 공지된 방법에 의해 제조되는 조인트의 종단면도이다. 컵 형상 돌출부의 바닥벽의 폭방향 확장은 만족스럽다. 이는, 컵 형상 돌출부의 내벽을 형성하는 부재가 다른 부재의 버섯 형태의 공동 내에서 양호하게 파지된다는 것을 의미한다. 그러나, 다른 한편으로, 컵 형상부분의 내측벽은, 재료의 인발로 인해 매우 얇아져서, 이 부분은 조인트의 약한 영역을 구성한다.

제2도에는 펀치와 다이 공동간의 갭이 매우 큰 공지된 조인트가 종단면도로서 도시되어 있다. 컵 형상 부분의 바닥벽의 폭방향 확장은 이 경우 만족스럽지 못하다. 컵 형상 부분의 내벽을 형성하는 부재는 다른 부재내의 버섯 형태의 공동 내측에서 충분히 파지되지 않는다. 힘에 노출될 경우, 부재는 도시된 바와 같이 분리된다. 인발의 깊이가 너무 작으면, 동일한 효과가 발생하게 된다.

따라서, 인발 깊이와 펀치 및 다이 공동간의 갭은 조인트의 강도에 결정적인 요인으로 작용하며, 부재의 총두께, 재료 등등과 관련하여 주의 깊게 선택되어야 한다. 보완이 이루어지지 않는다면, 예를 들어 총 두께, 판의 수 등등의 변경이 조인트의 품질에 악영향을 미치게 된다.

제3a도 내지 제3d도는 본 발명에 따른 장치에서 조인트 형성공정을 수행하는 동안의 펀치, 다이 및 모루간의 상대운동을 단면도로 보인 것이다. 제3a도에 도시한 바와 같이, 접합될 두 금속판(1,2)은 다이(3)의 상부에 위치한다. 펀치(4)는 다이와 동축적으로 배열됨으로써 다이와 공동 작용하여 상대운동을 한다. 즉 기계 고정좌표 시스템에서, 다이(3) 또는 펀치(4) 아니면 둘 다 이동 가능하다. 접합공정에 있어서, 펀치와 다이간의 상대운동은 필수적인 요인이다. 다이의 내측에 모루 (5)가 배열되어 다이(3) 및 펀치(4)와 함께 동축적으로 이동한다. 모루 및 다이간의 상대운동은 필수적이다.

펀치의 코어 부분(6)의 선단부(7)는 원통형, 때때로 약간의 원추형의 형태를 취하며, 축에 수직한 원형 섹션 또는 타원형 섹션 또는 다른 적절한 섹션을 구비할 수 있다. 다이 공동(9)은 재료의 두께, 제조되는 조인트의 종류 등등에 따라 선택되는 각각의 경우에 있어서 적절한 공동작용 섹션을 구비하게 된다.

제3b도에서, 펀치는 기계식, 공압식, 유압식, 전기식 따위의 적절한 구동시스템에 의해 작동되며, 펀치는 인가된 힘으로 인해 두 판 형성부재(1,2)의 재료를 아래로 그리고 다이 공동(9)의 내부로 인발함으로써 두 부재의 표면에 컵 형상 돌출부(10)를 생성한다. 이 단계에서, 스프링이 장착된 모루(5)는 스프링력을 극복하면서 아래쪽으로 이동한다.

펀치의 원통형 코어 부분(6)에는 그 후방 단부 근처에 외측 연장부(8)가 제공되어 있다. 이 연장부(8)는, 인가된 힘에 의해, 재료를 변형시키고, 다이(3)의 방향으로 생성된 컵 형상 부분(10)의 개구(11) 둘레의 영역으로부터 재료를 변위시킴으로써 상기에서 한정한 바와 같이 상기 벽의 전반적인 강화의 관점에서 조인트의 측벽 내의 약한 영역을 변형시킨다. 이 재료의 변형 및 변위는 양 부재(1,2)에 모두 작용하지만, 펀치에 의해 직접 작용되는 상부 부재(1)에 작용이 집중된다.

바람직한 이중 스트로크 방법의 다음 단계에서, 모루(5)는 적절한 파워 시스템에 의해 작동되어 다이 공동(9)으로부터 컵 형상 부재(10)를 내보낸다. 이 상태에서, 펀치는 해제되고 부재의 위쪽으로의 운동을 따른다. 그런 다음, 모루(5)는 그 선단부가 다이의 상부면과 동일한 높이에 오게 되고, 다소간 이 표면위로 약간 돌출되거나 다소간 상기 표면 아래에 위치하는 사전 설정된 위치에 고정된다. 모루와 펀치의 선단부는 반드시 편평하게 구성될 필요는 없지만, 재료의 돌출부가 증가될 수 있도록 리지 또는 그루브가 배열될 수 있음에 주목할 필요가 있다.

제3d도에 따른 최종단계에서, 제2 스트로크는 펀치(4)에 의해 고정된 모루(5)쪽으로 인가된다. 인발 공정이 이제 완료되고, 컵 형상 부분(10)의 바닥벽(12)은 압축됨으로써 판 형성부재의 재료의 폭방향 확장을 야기한다. 부재(1,2)를 기계적으로 상호 고정하는 폭방향으로 확대된 형상이 생성된다.

따라서, 펀치(4)의 코어부분(6)의 후방 단부 둘레에 폭방향 연장부(8)를 인가함으로써 조인트의 강도를 현저하게 증가시킬 수 있다. 연장부의 단면 및 치수는 인가되는 힘, 사용되는 재료, 개개의 판의 두께, 전체 두께, 마찰, 재료의 경도 및 강도 등에 따라 적절히 선택된다.

제4도는 펀치(4)의 코어(6) 및 측면압착 장치(13)에 대해 동축적으로 이동 가능한 슬리브 형태의 폭방향 연장부(8)가 제공된 본 발명에 따른 또 다른 펀치를 보인 것이다. 연장부(8)는 코어 상에 조정 가능하게 배열되어서, 공정을 수행하기 전에 코어 상에 미리 설치할 수 있다. 공정 중에, 연장부(8)는 코어(6)의 운동을 추종한다. 또 다른 실시예에서, 슬리브에는 스프링이 장착되며, 단지 펀칭공정의 처음 부분에서만 코어(6)의 운동을 추종한다. 또 다른 실시예에서, 슬리브는 자유로이 이동할 수 있거나, 공압식 또는 유압식 시스템에 의해 별도로 작동될 수 있다. 상기 마지막으로 언급한 실시예에서, 슬리브는 판 형성부재의 재료의 변형 및 변위에 고정의 다른 효과를 미치기 위해 펀치 코어의 작동 전에, 작동과 동시에 또는 작동 후에 동작할 수 있다. 외부 연장부(8)는 펀치코어의 외주 둘레에서 균일한 작용을 할 수 있다.

부재(1,2)의 처리 중에 조인트의 외측 및 둘레에서의 국부적인 변형을 피하기 위하여, 측부 압착장치(13)는 펀치(4) 둘레에 배열될 수 있다. 제4도에 도시한바와 같이, 펀치에 슬리브(8)가 제공되면, 측부 압착장치는 슬리브의 외측에 배열된다. 그러한 배열은 펀치-코어 또는 슬리브 둘레에서 탄성재료의 링에 의해 실시될 수 있다. 또 다른 예는 스프링 장착 링 또는 능동 공압식 또는 유압식 제어기구 (도시 안됨)에 의해 작동되는 링일 수 있다. 제3도에 따른 예에서, 측부 압착장치는 펀치의 일체형 부품을 형성한다.

제5a도 내지 제5f도에는, 본 발명에 따른 펀치의 여러 가지 예가 도시되어 있다. 펀치-코어(6)의 폭방향 연장부(8)는 다른 단면을 가질 수 있다. 그러나, 모든 경우, 다이(3)의 방향으로 생성된 컵 형상 돌출부(10)의 개구 둘레의 영역으로부터 재료가 변형되고 변위되는 것에 기여한다. 도면에서, 폭방향 연장부는 펀치의 일체형 부품으로서 도시되어 있다 그러나, 각각의 경우, 연장부는 펀치-코어 둘레에 슬리브 형태로 부착될 수 있다.

제6도는 본 발명에 따른 조인트의 일 실시예를 보인 것이다. 다이의 방향으로의 재료의 변형 및 변위는 펀치-코어(6)의 선단부(7) 둘레로 재료를 더욱 폭방향으로 압출함으로써 조인트의 내측벽이 환상 영역(14)내의 펀치와 단지 접촉만 하게된다. 이는, 조인트로부터 펀치를 압출하는데 필요한 힘이 벽과 펀치간의 낮은 마찰로 인해 훨씬 작다는 것을 의미한다. 또한, 판 형성부재간의 파지는 증가된 폭방향 압출로 인해 증가된다. 이러한 유형의 전통적인 조인트에 있어서, 조인트 둘레의 판 사이에는 바람직하지 않는 환상 포켓(15)이 형성된다. 이 포켓은 본 발명에 따른 방법에 의해 제거되거나 거의 제거될 수 있다.

측정의 결과, 조인트의 기계적인 저항이 20%증가하였고, 본 발명에 따른 방법에 의해서 더욱 용이하게 달성될 수 있었다.

한 세트의 펀치, 다이 및 모루에 의해 처리되는 판 형성부재의 전체 두께 또는 판층의 수의 특정 범위가 여전히 다른 방법에 의해 달성되는 것과 비교하여 조인트의 강도를 더욱 향상시키는 것을 알 수 있다.

Claims

펀치(4)와, 다이 공동(9)을 갖춘 다이(3)와, 모루(5)가 동축적으로, 배열되고 그 동축적인 상대운동에 의해 공동 작용하여 둘 이상의 중첩판 형성부재(1,2)를 접합하는 방법으로서,

상기 중첩판 형성부재(1,2)가 펀치(4) 및 다이(3) 사이에 위치하고, 상기 펀치(4)가 상기 다이(3)를 향해 동축적으로 상대운동을 수행하고,

펀치(4)의 원통형 코어 부분(6)이 다이 공동(9)과 공동 작용하여 상기 판 형성부재(1,2)의 인발에 의해 다이 공동(9)의 방향으로 이동하는 동안 측벽 부분과 바닥벽 부분(12)을 구비하는 컵 형상 돌출부(10)를 형성하고,

상기 바닥벽 부분은 상기 펀치(4)와 상기 모루(5)간의 힘에 의해 압축되고 폭방향으로 압출됨으로써 판 형성부재를 기계적으로 상호 고정하는 폭방향 확대 형상이 형성되는 중첩판 형성부재 접합방법에 있어서,

펀치의 상기 코어 부분(6)의 후방 단부 둘레에 배치되고 외경이 다이 공동(9)의 내부 공간의 직경보다 작은 폭방향 연장부(8)에 의해 컵 형상 돌출부를 형성하는 동안 다이(3)의 방향에서 축방향으로 컵 형상 돌출부(10)의 개구(11) 둘레의 영역으로부터 재료를 변형시키고 변위시키는 것

을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합방법.
제 1 항에 있어서,

다이는 편평한 상부면을 가지는 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합방법.
펀치(4)와, 다이 공동(9)을 갖춘 다이(3)와, 모루(5)가 동축적으로 배열되고 그 동축적인 상대운동에 의해 공동 작용하여 둘 이상의 중첩판 형성부재(1,2)를 접합하는 장치로서,

상기 펀치가 상기 다이(3)를 향해 동축적으로 상대운동을 수행하고, 펀치(4)의 원통형 코어 부분(6)이 다이 공동(9)과 공동 작용하여 상기 판 형성부재(1,2)의 인발에 의해 다이 공동(9)의 방향으로 이동하는 동안 측벽 부분과 바닥벽 부분(12)을 구비하는 컵 형상 돌출부(10)를 형성하고,

상기 바닥벽 부분은 상기 펀치(4)와 상기 모루(5)간의 힘에 의해 압축되고 폭방향으로 압출됨으로써 판형성부재를 기계적으로 상호 고정하는 폭방향 확대 형상이 형성되는 중첩판 형성부재 접합장치에 있어서,

펀치의 상기 코어 부분(6)의 후방 단부에 외경이 다이 공동(9)의 내부 공간의 직경보다 작은 폭방향 연장부(8)가 제공되고,

상기 폭방향 연장부는 다이 공동의 방향으로 펀치가 이동하는 동안 다이(3)의 방향에서 축방향으로 컵 형상 돌출부(10)의 개구(11) 둘레의 영역으로부터 재료를 변형시키고 변위시키는 것

을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 3 항에 있어서,

상기 폭방향 연장부(8)는 펀치의 상기 코어 부분(6) 상에서 활주 가능하게 배열되는 동축 슬리브 형태로 된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 4 항에 있어서,

상기 폭방향 연장부(8)는 장치가 작동되기 전에 길이방향 위치에서 미리 설치될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 4 항에 있어서,

상기 폭방향 연장부(8)는 공압 또는 유압 제어 시스템에 의해 개별적으로 작동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 3 항에 있어서,

상기 펀치의 코어 부분(6)에는 측부 압착장치(13)가 제공된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 7 항에 있어서,

상기 측부 압착장치(13)는 상기 펀치의 코어 부분(6)과 동축적으로 활주 가능하게 배열된 동축 슬리브 형태로 된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.
제 8 항에 있어서,

상기 측부 압착장치(13)는 공압 또는 유압 제어 시스템에 의해 개별적으로 작동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 중첩판 형성부재 접합장치.