KR100945171B1 - 플레이트 연결공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 겹쳐진 플레이트의 일부를 동시에 가압하여 함몰하고, 함몰된 부위를 굴곡시켜 다수 플레이트가 결합되도록 하는 플레이트 연결공구에 관한 것이다.

본 발명에 의한 플레이트 연결공구(100)는, 겹쳐진 금속판재(P)를 가압하는 펀치(120)와, 상기 펀치(120)의 일부와 겹쳐진 금속판재(P)를 내부에 수용하여 굴곡시킴으로써 겹쳐진 금속판재(P)가 서로 죄어지도록 하는 드로잉공간(142)이 형성된 다이(140)를 포함하여 구성되며, 상기 드로잉공간(142)의 일측에는, 링(Ring) 형상으로 함몰되어 상기 드로잉공간(142)으로 수용된 다수 금속판재(P)의 접촉면이 곡면을 갖도록 성형 방향을 안내하는 곡면형성부(144)가 구비됨을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 다수 플레이트를 용이하게 결합시킬 수 있으며, 공정 비용이 현저히 감소하는 이점이 있다.

플레이트, 연결, 함몰, 융기

Description

플레이트 연결공구 {A tool for connecting plates}

도 1 은 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제1실시예의 구성을 보인 정면도.

도 2 는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제1실시예의 사용상태도.

도 3 은 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제2실시예의 사용 상태를 나타낸 종단면도.

도 4 는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제3실시예의 사용상태도.

도 5 는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제4실시예의 사용상태도.

도 6 은 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제5실시예의 사용상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100. 플레이트 연결공구 120. 펀치

122. 홀더 124. 가압부

126. 융기공간 140. 다이

142. 드로잉공간 144. 곡면형성부

146. 융기부

P . 금속판재

본 발명은 겹쳐진 플레이트의 일부를 동시에 가압하여 함몰하고, 함몰된 부위를 굴곡시켜 다수 플레이트가 결합되도록 하는 플레이트 연결공구에 관한 것이다.

일반적으로 금속 판재는 다수 개가 겹쳐져 상호 유기적으로 결합됨으로써 강도가 향상된 일정 형상을 유지할 수 있게 된다.

이러한 금속 판재의 결합 방법으로는, 전류를 흘려주면서 가압하여 접합하는 스팟(spot)용접과, 스크류, 리벳 등의 결합부재를 이용하여 금속 판재를 천공하여 결합하는 방법 등이 널리 사용되고 있다.

그러나, 스팟용접을 이용하여 판재를 결합시에 높은 접합 강도를 갖는 장점은 있으나, 높은 열이 발생함에 따라 금속 판재의 결정 구조가 변형되어 도색 등의 후공정을 실시할 경우 추후에 변색 등의 외관 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 스폿용접을 실시하기 위해서는 고가의 용접 장치가 필수적으로 설치되어야 하며, 용접팁(tip) 등의 소모품이 요구되므로 공정 비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

한편, 스크류나 리벳 등의 결합부재를 이용하여 금속 판재를 결합하는 방법에서는, 금속 판재에 결합부재가 삽입되기 위한 구멍을 천공하는 공정이 추가적으로 발생되어 공정 시간이 지연되는 문제점이 있다.

또한, 결합부재를 삽입하기 위한 구멍은 결국 금속 판재에 있어서 응력 집중을 야기하여 파손 및 변형 등의 내구성 저하를 발생시키게 되므로 바람직하지 못하다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 열변형 및 천공을 가하지 않고 겹쳐진 다수 판재에 물리적 힘만 제공하여 변형시킴으로써 서로 겹침 상태를 유지하도록 하는 플레이트 연결공구를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 플레이트 연결공구는, 겹쳐진 금속판재를 가압하는 펀치와, 상기 펀치의 일부와 겹쳐진 금속판재를 내부에 수용하여 굴곡시킴으로써 겹쳐진 금속판재가 서로 죄어지도록 하는 드로잉공간이 형성된 다이를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 펀치의 일단부에서 금속판재를 가압하는 가압부와 드로잉공간의 바닥면은 점접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 드로잉공간의 일측에는, 링(Ring) 형상으로 함몰되어 상기 드로잉공간으로 수용된 다수 금속판재의 접촉면이 곡면을 갖도록 성형 방향을 안내하는 곡면형성부가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 곡면형성부는 드로잉공간의 벽면에서 내측으로 갈수록 상향 기울기를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 곡면형성부는 드로잉공간에서 하방향 및 측방향으로 함몰 형성됨을 특 징으로 한다.

상기 펀치의 하부 일측에는, 상기 드로잉공간 내부에 삽입되어 함몰된 금속판재의 일부를 반대방향으로 융기(隆起)하기 위한 융기공간이 구비됨을 특징으로 한다.

상기 드로잉공간의 내부 일측에는, 상방향으로 돌출되어 상기 융기공간 내부로 금속판재와 함께 삽입되는 융기부가 구비됨을 특징으로 한다.

상기 가압부의 하면과 곡면형성부의 바닥면 중 어느 하나는 경사지게 형성됨을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 수소 배출로 인한 폭발의 위험성이 해소되며, 수분 및 불순물이 제거되어 메인연료전지의 발전효율 및 내구성이 향상된다.

이하에서는 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 구성을 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제1실시예의 구성을 보인 정면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제1실시예의 사용상태도가 도시되어 있다.

이들 도면과 같이, 본 발명에 의한 플레이트 연결공구(100)는, 크게 펀치(120)와 다이(140)를 포함하여 구성된다.

상기 펀치(120)와 다이(140)는 프레스장치(도시되지 않음)에 설치되어 프레스장치로부터 제공된 힘으로 플레이트를 결합하기 위한 구성이다.

즉, 상기 펀치(120)는 겹쳐진 금속판재를 하방향으로 가압하는 구성이며, 상 기 다이(140)는 펀치(120)의 일부와 겹쳐진 금속판재를 내부에 수용하여 굴곡시킴으로써 겹쳐진 금속판재가 서로 죄어지도록 하는 드로잉공간(142)이 구비된 구성이다.

이하 상기 펀치(120)의 상세 구성을 살펴본다.

상기 펀치(120)는 상단부에 홀더(122)가 구비된다. 상기 홀더(122)는 프레스장치에 펀치(120)가 고정되도록 하며 프레스장치로부터 제공된 힘이 펀치(120)에 전달될 수 있도록 하는 구성이다.

상기 펀치(120) 하부는 플레이트를 가압시에 마모 및 파손이 발생되지 않도록 하기 위해 높은 경도를 갖도록 열처리되며, 하단부에는 가압부(124)가 구비된다.

상기 가압부(124)는 펀치(120)가 하방향으로 이동하여 플레이트를 가압할 때 접촉하는 부위로서, 상기 펀치(120)의 중앙부에서 외측으로 갈수록 상향 기울기를 갖도록 구성된다.

따라서, 상기 가압부(124)는 대략 원뿔 형상을 갖게 되며, 플레이트가 없는 상태에서 상기 드로잉공간(142) 내부에 삽입시에 드로잉공간(142)의 내부 바닥면과 점접촉하게 된다.

그리고, 상기 가압부(124)는 겹쳐진 다수 금속판재를 하방향으로 눌러 금속판재의 일부를 드로잉공간(142)으로 밀어넣었을 때 경사지게 형성되어 있으므로, 중앙부를 기준으로 외측 방향으로 금속판재를 밀어내어 굴곡시킬 수 있게 된다.

따라서, 상기 겹쳐진 금속판재는 접촉면의 굴곡에 의해 서로 분리되지 않고 결합된 상태를 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 드로잉공간(142)은 다이(140)의 상면에서 하방향으로 일정 깊이만큼 함몰 형성된 것으로, 도 2의 확대도와 같이, 바닥 중앙부는 외측보다 일정 높이만큼 상측에 위치하도록 상방향으로 돌출되게 형성된다.

그리고, 상기 드로잉공간(142)의 바닥면에서 외측 부분은 하방향으로 함몰되어 링(ring) 형상을 가진다.

즉, 상기와 같이 링 형상을 가지는 부분은 상기 드로잉공간(142)으로 수용된 다수 금속판재의 접촉면이 곡면을 갖도록 성형 방향을 안내하기 위한 곡면형성부(144)로서, 상기 곡면형성부(144)는 드로잉공간(142)의 벽면에서 내측으로 갈수록 상향 기울기를 갖도록 형성된다.

따라서, 상기 가압부(124)에 의해 드로잉공간(142) 내부로 가압되어 함몰된 플레이트의 일부는 상기 가압부(124)의 경사에 의해 외측 방향으로 밀려지면서 곡면형성부(144)를 채워지게 되고 결국 겹쳐진 플레이트의 마주하는 면은 도 2의 확대도와 같이 곡면을 형성하게 된다.

보다 상세하게는 겹쳐진 플레이트가 마주하는 접촉면은 아래로 갈수록 곡면형성부(144) 쪽으로 벌어짐으로써 한 쌍의 플레이트는 서로 분리되지 않도록 간섭될 수 있게 된다.

이하 첨부된 도 3을 참조하여 플레이트 연결공구(100)의 제2실시예의 구성을 설명한다.

도 3에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제2실시예의 사용 상태를 나 타낸 종단면도가 도시되어 있다.

본 발명의 제2실시예에서는, 곡면형성부(144)의 형상만 상이하며 나머지 구성은 제1실시예와 동일하다.

즉, 상기 제2실시예에서 곡면형성부(144)는 드로잉공간(142)의 바닥면에서 하방향으로 함몰됨과 동시에 드로잉공간(142)의 외측 벽면에서 외측 방향으로도 함몰 형성된다.

이것은 상기 곡면형성부(144)에 의해 굴곡되는 플레이트 간의 접촉면이 보다 더 많이 굴곡될 수 있도록 하는 구성이다.

즉, 상기 가압부(124)의 외측 방향 밀어내는 힘과 곡면형성부(144) 내부로의 수용하는 공간 한정에 의해 상기 플레이트 간의 접촉면은 굴곡하게 되는데, 상기 곡면형성부(144)의 형상을 하방향외에도 외측 방향으로도 더 함몰시킴으로써 플레이트 간의 접촉면을 보다 많이 굴곡시켜 플레이트 간의 결합력을 보다 높일 수 있게 된다.

이때 상기 곡면형성부(144)의 내부 벽면에서 외측 방향으로 함몰된 깊이는 플레이트의 드로잉 가공 후에 탄성 복원되는 양을 감안하여 미세하게 형성됨이 바람직하다.

즉, 플레이트 소재의 탄성 복원량보다 크게 함몰 형성하게 되면, 가압부(124)와 드로잉공간(142)에 의해 드로잉공간(142) 내부에 함몰된 플레이트의 일부는 걸림 구속되어 판재와 드로잉공간(142)의 분리가 불가능하게 되기 때문이다.

이하 첨부된 도 4를 참조하여 플레이트 연결공구의 제3실시예의 구성을 설명 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제3실시예의 사용상태도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 플레이트 연결공구(100)에서는, 상기 펀치(120)의 하단이 편편하게 형성된다. 그리고, 상기 다이(140)의 드로잉공간(142) 바닥면이 상방향으로 돌출되도록 형성된다.

즉, 상기 드로잉공간(142)의 바닥면은 중앙부가 제일 높고 외측으로 갈수록 하향 경사를 갖도록 성형되어 원뿔형상을 가진다.

따라서, 편편한 펀치(120)의 하면을 통해 금속판재에 힘이 가해져 드로잉공간(142) 내부에 금속판재의 일부가 삽입되면, 상기 드로잉공간(142)의 내부 바닥면에 의해 금속판재의 소재는 외측으로 밀려 이동함으로써 상기 곡면형성부(144)를 채우게 된다.

이러한 결과로 상기 드로잉공간(142) 내부의 금속판재 접촉면은 굴곡될 수 있게 된다. 또한 상기 곡면형성부(144)는 도 2와 같이 드로잉공간(142)의 벽면에서 외측으로도 미세하게 함몰 형성될 수도 있다.

이하 첨부된 도 5를 참조하여 플레이트 연결공구(100)의 제4실시예의 구성을 설명한다.

도 5에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제4실시예의 사용상태도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 플레이트 연결공구(100)의 제4실시예에서는 제3실시예와 같이 펀치(120)의 하단에 가압부(124)가 형성되어 있지 않으며, 드로잉공간(142)의 바닥면은 상방향으로 볼록하게 돌출되어 있다.

그리고, 상기 플레이트 연결공구(100)의 제3실시예와는 다르게 드로잉공간(142)의 벽면에서 외측 방향으로의 함몰은 가공되어 있지 않다.

따라서, 상기 플레이트 연결공구(100)의 제3실시예를 이용하여 결합시킨 플레이트 간의 결합력은 제4실시예를 이용하여 결합시킨 플레이트 간의 결합력보다 높게 나타날 것은 자명하다.

이하 첨부된 도 6을 참조하여 상기 플레이트 연결공구(100)의 제5실시예의 구성을 살펴본다.

도 6에는 본 발명에 의한 플레이트 연결공구의 제5실시예의 사용상태도가 도시되어 있다.

도면과 같이, 상기 플레이트 연결공구(100)의 제5실시예에서는 드로잉공간(142) 내부에서 굴곡되는 플레이트 간의 접촉면이 보다 많이 굴곡될 수 있도록 구성된다.

즉, 상기 드로잉공간(142)의 바닥면은 벽면에서 중앙부로 갈수록 높이가 높아지며, 바닥면의 중앙부에는 도 1의 가압부(124)와 유사한 형태로 돌출된 융기부(146)가 구비된다.

상기 융기부(146)는 상기 드로잉공간(142) 내부에 삽입되어 함몰된 금속판재의 일부를 반대방향으로 융기하기 구성으로, 상기 펀치(120)의 하면에는 융기부(146)와 금속판재의 일부를 내부에 수용하여 상기 드로잉공간(142) 내부에서 1차 로 드로잉 가공된 금속판재의 일부를 상방향으로 융기하기 위한 융기공간(126)이 함몰 형성된다.

따라서, 상기 금속판재는 펀치(120)의 바닥면과 드로잉공간(142)에 의해 1차적으로 하방향 함몰이 가능하며, 함몰된 후에는 상기 융기부(146)와 융기공간(126)에 의해 반대방향 즉 상방향으로 융기함으로써 금속판재간의 접촉면은 보다 더 많은 굴곡을 가질 수 있게 된다.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

예를 들어 본 발명의 실시예에서는, 드로잉공간이 원기둥 형상을 갖도록 한정하여 설명하였으나, 결합된 금속판재가 회전하지 않도록 제한하기 위하여 다각형 공간을 갖도록 구성할 수도 있음은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 플레이트 연결공구는, 열변형 및 천공을 가하지 않고 겹쳐진 다수 판재에 물리적 힘만 제공하여 변형시킴으로써 서로 겹침 상태를 유지하도록 구성하였다.

따라서, 금속판재를 결합하는데 소요되는 공정 시간이 현저히 감소하게 되는 이점이 있다.

또한, 열변형이 발생되지 않게 되므로 도색을 하더라도 벗겨지는 등의 불량이 미연에 차단되는 이점이 있다.

뿐만 아니라, 용접기 등의 특수장비가 불필요하게 되므로 사용이 편리하며 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 겹쳐진 금속판재를 가압하는 펀치와,

   상기 펀치의 일부와 겹쳐진 금속판재를 내부에 수용하여 굴곡시킴으로써 겹쳐진 금속판재가 서로 죄어지도록 하는 드로잉공간이 형성된 다이를 포함하여 구성되며,

   상기 드로잉공간의 일측에는,

   링(Ring) 형상으로 함몰되어 상기 드로잉공간으로 수용된 다수 금속판재의 접촉면이 하방향 및 측방향으로 함몰된 곡면을 갖도록 성형 방향을 안내하는 곡면형성부가 구비됨을 특징으로 하는 플레이트 연결공구.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 펀치의 일단부에서 금속판재를 가압하는 가압부와 드로잉공간의 바닥면은 점접촉하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 플레이트 연결공구.
3. 삭제
4. 제 2 항에 있어서, 상기 곡면형성부는 드로잉공간의 벽면에서 내측으로 갈수록 상향 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 플레이트 연결공구..
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 펀치의 하부 일측에는,

   상기 드로잉공간 내부에 삽입되어 함몰된 금속판재의 일부를 반대방향으로 융기(隆起)하기 위한 융기공간이 구비됨을 특징으로 하는 플레이트 연결공구.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 드로잉공간의 내부 일측에는, 상방향으로 돌출되어 상기 융기공간 내부로 금속판재와 함께 삽입되는 융기부가 구비됨을 특징으로 하는 플레이트 연결공구.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 가압부의 하면과 곡면형성부의 바닥면 중 어느 하나는 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 플레이트 연결공구.

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