KR100985276B1 - 캐리어가 없는 용접 재료 및 용접 방법 - Google Patents

Abstract

용접 재료는 제1 및 제2 용접가능 부재가 연결되는 위치에서 제1 및 제2 용접가능 부재의 외부 표면 사이에 전기적 도전 관계로 배치되도록 구성 및 배열된다. 용접 재료는 전류의 인가에 의해 가열될 때 녹을 수 있는 도전성의 금속성 용접 재료로 구성된 적어도 하나의 용접 재료 부재를 포함한다. 각 용접 재료 부재는 제1 용접가능 부재의 외부 표면 상에 장착되고 제1 및 제2 용접가능 부재의 외부 표면 사이에 도전성있게 배치된다.

용접, 용접 재료 부재, 제1 및 제2 용접가능 부재, 관형 부재, 저항 용접 장치, 전류

Description

캐리어가 없는 용접 재료 및 용접 방법{WELDING MATERIAL AND METHOD WITHOUT CARRIER}

본 출원은, 1997년 10월 16일자로 출원된 미국 가출원 제60/062,204호를 기초로 하여 1998년 10월 16일자로 출원되어 현재 미국특허 제6,092,865호로 등록된 미국출원 제09/173,554호의 일부 계속 출원인 2001년 3월 3일자 미국특허출원 제09/518,649호의 일부 계속 출원이다.

본 출원은 또한 공동출원인 2002년 1월 11일자 미국특허출원 제10/042,384호와 2002년 1월 11일자 미국특허출원 제10/042,385호에 관련된 것이다.

본 발명은 일반적으로 용접에 관한 것이고, 기술된 본 발명의 일실시예는 관형 부재 용접에 관한 것이다.

용접 작업은 차량 조립 라인에서의 차량 제조와 같은 많은 산업 분야에서 사용된다. 용접된 연결부를 형성하기 위해, 이음매가 형성될 용접 가능한 부재의 표면들 사이에 소정량의 용접 재료가 배치되고 가열되어야 한다. 용접가능한 부재가 관형일 때는 이러한 형태의 이음매를 형성하기 어렵다. 왜냐하면, 용접될 표면들 에 직접 접근하기 어렵기 때문이다.

관형 하이드로폼 기술(tubular hydroforming technology)은 산업 분야, 특히 자동차 산업에서 그 사용이 증가되고 있다. 하이드로폼 기술은 자동차 프레임 제조를 위한 많은 잇점을 제공하지만, 관형 요소를 용접하기 위해 통상의 용접 방법을 사용하는 것은 어렵고 시간 및 비용에 있어 비효율적일 수 있다.

본 발명의 목적은 관형 부재를 용접하는 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 각각 외부 표면을 갖는 제1 및 제2 관형 부재를 제공하는 단계와, 각각이 상기 제1 및 제2 관형 부재들과 용접 형성 관계로 결합할 수 있는 도전성 금속 용접 재료로 구성된 적어도 하나의 용접 재료 부재를 제공하는 단계와, 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각이 제2 관형 부재와 접촉하기 전에 제1 관형 부재 상에서 미리 결정된 위치를 유지하도록 제1 관형 부재 상에 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각을 고정하는 단계와, 상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면 사이에 전류 전달 관계로 배치된 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재를 가진 제1 관형 부재에 인접하여 제2 관형 부재를 위치시키는 단계와, 상기 제1 및 제2 관형 부재를 가로질러 전류를 인가하는 단계를 포함한다. 상기 인가된 전류는, 제1 및 제2 관형 부재의 외부 표면을 함께 용접하도록 상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면과 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각을 통해서 흐른다.

본 발명의 또 다른 목적은 관형 부재를 용접하는 방법을 제공하는 것이고, 상기 방법은 각각 외부 표면을 갖는 제1 및 제2 관형 부재를 제공하는 단계와, 각 각이 상기 제1 및 제2 관형 부재들과 용접형성 관계로 결합할 수 있는 도전성 금속 용접 재료로 구성된 다수의 용접 재료 부재를 제공하는 단계와, 상기 다수의 용접 재료 부재 각각이 제2 관형 부재와 접촉하기 전에 제1 관형 부재 상에서 미리 결정된 위치를 유지하도록 제1 관형 부재 상에 상기 다수의 용접 재료 부재 각각을 고정하는 단계와, 상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면 사이에 전류 전달 관계로 배치된 상기 다수의 용접 재료 부재를 가진 제1 관형 부재에 제2 관형 부재를 인접하여 위치시키는 단계와, 상기 제1 및 제2 관형 부재를 가로질러 전류를 인가하는 단계를 포함한다. 상기 인가된 전류는, 제1 및 제2 관형 부재의 외부 표면을 함께 용접하도록 상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면과 상기 제1 및 제2 관형 부재 사이에 배치된 상기 다수의 용접 재료 부재 각각을 통하여 흐른다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은 이하의 상세한 설명, 도면 및 첨부된 청구범위로부터 명백하다.

첨부된 도면들은 본 발명의 다양한 실시예에 대한 이해를 용이하게 한다.

도1은 본 발명의 실시예의 원리에 따른 용접 장치 및 방법의 단면도이다.

도2는 제1 용접가능 부재 상에 장착된 본 발명의 원리에 따라 구성된 용접 재료 조립체의 사시도이다.

도3은, 도2와 유사하고, 제1 용접가능 부재 상에 위치된 제2 용접가능 부재를 도시하는 사시도이다.

도4는 이음매 형성 전에 제1 용접가능 부재와 제2 용접가능 부재 사이에 배 치된 용접 재료 조립체를 도시하고, 상기 용접가능 부재와 연결된 저항 용접 장치를 개략적으로 도시하는, 도3의 4-4를 따라 취해진 단면도이다.

도5는 이음매 형성 후의 제1 용접가능 부재와 제2 용접가능 부재를 도시하는 것 외에는 도4와 유사한 단면도이다.

도6은 본 발명의 방법에 따라 형성된 이음매를 포함하는 자동차의 공간 프레임의 사시도이다.

도1은 용접 재료 부재(14) 및 용접가능 부재(18)를 도시한다. 또한, 돌출 용접 장치는 대체로 도면부호 301로 지시된다. 다수의 용접 재료 부재(14)는 용접가능 부재(18)의 외부 표면(20)에 접착될 수 있다. 여기서, 용접된 연결부는 용접 방법에 의해 형성될 수 있고, 추가적인 용접가능 부재(22)가, 용접 재료 부재들(14)이 용접가능 부재들(18, 22)의 표면 사이에 배치될 수 있도록, 도3에 도시된 바와 같이 용접 재료 부재들(14) 및 용접가능 부재(18)에 대해 중첩하면서 접촉하도록 위치될 수 있다. 용접 처리 후, 용접가능 부재들(18, 22)은 도5에 도시된 것과 같은 용접 재료 부재들(14)을 사용함으로써 두 부재(18, 22) 사이의 결합부에서 이어진다.

각 용접 재료 부재(14)는 충분한 전류의 인가에 의해 가열될 때 녹을 수 있는 전기적으로 도전성인 금속성 용접 재료로 구성된다. 또한, 각 용접 재료 부재(14)는 제1 및 제2 용접가능 부재(18, 22)가 연결되는 위치에서 두 부재(18, 22)의 외부 표면(20, 24) 사이에 전기적 도전 관계로 위치된다. 용접된 연결부는, 이어 질 각 외부 표면(20, 24) 사이에서 각 용접 부재(18, 22)를 구성하는데 사용되는 금속 재료와는 다른 금속성 용접 재료로 구성된, 적어도 하나의 용접 재료 부재(14)를 위치시킴으로써 형성된다.

각 용접 재료 부재(14)의 크기 및 형상은 용접가능 부재(18, 22)를 구성하는데 사용된 재료와 두 용접가능 부재 사이의 이음매 영역의 크기 및 형상[즉, 두 용접가능 부재(18, 22)의 중첩하는 표면의 크기 및 형상]을 포함하는 많은 인자들에 따라 선택된다. 만약 용접 재료 부재들(14)이 용접에 의해 용접가능 부재(18)에 부착된다면, 용접 재료 부재들(14)의 특성 일부는 용접가능 부재(18)를 접착하기 위한 돌출 용접 장치(301)의 능력과 한계에 의존한다. 용접 재료 부재들(14)의 일부 특성들은 또한 궁극적으로 용접가능 부재(18, 22)를 용접하는 용접 장치(28)에 의존할 수 있다. 각각의 용접 재료 부재(14)는 원형 디스크인 것으로 도시되어 있지만, 임의의 적절한 양호한 형상을 가질 수 있다.

언급한 바와 같이, 부재(18) 상에 장착된 하나의 용접 재료 부재(14)를 제공하는 것이 고려된다. 단지 하나의 용접 재료 부재(14)가 부재(18) 상에 장착되는 경우 영역이 넓은 얇은 모양(예컨대, 큰 X 모양)의 용접 재료 부재(14)가 고려된다. 바람직하게는, 도2에 도시된 바와 같이 각각이 작고 얇은 디스크형인 다수의 용접 재료 부재(14)가 부재(18) 상에 장착된다. 얇은 소직경의 디스크 형상은 용접가능 부재들(18, 22) 사이에서의 별개의 국부적 영역들의 전류 흐름을 용이하게 하여, 부재들(14)의 용융을 촉진한다.

용접가능 부재(18, 22)가 주로 탄소강과 같은 연강으로 구성되는 경우, 용접 재료 부재(14)를 위한 바람직한 용접 재료는 스테인리스 강이다. 그러나, 용접 재료 부재(14)를 구성하기 위해 더 넓은 영역의 금속성 용접 재료를 사용하는 것과 용접가능 부재들(18, 22) 사이의 용접된 연결부를 형성하기 위해 알루미늄과 같은 다른 물질들로 구성된 부재(14)를 사용하는 것이 고려된다.

각 용접 재료 부재(14)를 구성하기 위해 사용되는 용접 재료는 각 용접가능 부재(18, 22)를 구성하기 위해 사용되는 금속성 재료보다 저항성이 크고(즉, 전류에 대해 더 큰 저항을 갖고) 더 낮은 용융점을 가져야 한다.

적어도 하나, 바람직하게는 다수의 용접 재료 부재들(14)이, 연결될(즉, 함께 용접될) 표면들(20, 24) 사이에 놓이도록, 용접가능 부재(18)에 부착된다. 이 용접 재료 부재들(14)은 바람직하게는 이음매 강도를 최대로 하고 이음매 형성을 최적화 하도록 배치된다. 본 실시예에서, 각 용접 재료 부재(14)는 도1 내지 도3에 도시된 바와 같이 작은 지름의 디스크형 부재이지만, 다양한 크기와 모양의 용접 재료 부재(14)가 고려될 수 있다.

용접 재료 부재들(14)은 용접가능 지지 부재(18) 상의 미리 결정된 위치에 장착되고, 제2 용접가능 부재(22)가 용접가능 부재(18) 위로 용접 재료 부재들(14)의 상면에 놓일 때까지 각 용접 재료 부재(14)는 용접가능 부재(18) 상에서 제 위치를 유지한다. 이와 같은 용접 재료 부재들(14)의 부착은, 예컨대, 접착제, 기계적 체결구, 또는 용접을 사용하는 것과 같은 적절한 부착 방법에 의해 실행될 수 있다. 본 실시예에서, 용접 부재들(14)의 부착은 액체 천이 용접(liquid transient welding)과 같은 용접에 의해 용접 장치(301)를 사용함으로써 이루어진다. 도1에 도시된 과정은 다수의 용접 재료 부재들(14) 각각이, 저항 용접 장치(301), 용접 부재 공급기(312), 힘 인가 기구(314) 및 로봇식 팔(316)을 포함하는 용접 재료 부재 용접 조립체(300)에 의해 용접되도록 표면(20)에 개별적으로 체결되는 것에 관한 것이다. 용접 조립체(300)는 엠하트 패스닝 테크놀로지즈(Emhart Fastening Technologies)에 의해 제조되고 TMP 시리즈 용접 제어기, 36000 시리즈 스터드 공급기 및 용접 헤드 또는 용접 건을 포함하는 워렌 스터드 용접 시스템(Warren Stud Welding System, SKK 140 or SKK 210 시리즈)과 같은 스터드 용접 장치와 유사한 것일 수 있다. 용접 조립체(300)는 또한 엠하트 패스닝 테크놀로지에 의해 제조된 용접 브라켓과 클립을 위한 웰드패스트(등록상표) 시스템(WELDFAST^TM SYSTEM)과 유사할 수도 있다.

도1에 도시된 저항 용접 방법은 자동식으로 또는 수동식으로 수행될 수 있다. 자동식으로 수행될 때는, 당업계에 일반적으로 알려진 바와 같이 제어기(310)가 용접 조립체(300) 및 용접 장치(301)를 제어한다.

도1에 도시된 바와 같이, 저항 용접 장치(301)는 그 일단부에 용접 부재 지지 구조(302)를 포함한다. 때때로, 용접 부재 지지 구조(302)는 스터드 용접에 관련된 기술 분야에서 일반적으로 알려진 것과 유사한 방법으로 용접 재료 부재(14)의 주연부를 수용하고 파지할 수 있는 컬릿(collet) 또는 척(chuck)의 형태이다. 용접 부재 지지 구조(302)는, 각 용접 재료 부재(14)의 주연부를 상대적으로 단단하게 파지하고, 용접가능 부재(18)에 대해 이동가능 하여 용접 재료 부재(14)가 용접될 표면(20)과 접촉하도록 용접 재료 부재(14)를 이동시킬 수 있도록, 구성 및 정렬된다. 각 용접 부재(14)는, 다수의 용접 재료 부재(14)를 보유하고 스터드 용접 장치의 개별적 스터드 공급기와 대체로 유사한 방식으로 지지 구조(302)에 하나의 너겟 또는 하나의 용접 재료 부재(14)를 공급할 수 있는 너겟 공급기(nugget feeder)에 의해, 지지 구조(302) 상에 위치된다. 적절한 힘 인가 기구(314)가 용접 중 이동하여 용접가능 부재(18)에 대해 용접 재료 부재(14)에 충분한 힘을 인가할 수 있다.

자동화된 방법에서는 돌출 용접 장치(301)가 로봇식 팔(316) 또는 다른 자동화된 이동 시스템에 장착되고, 수동식 방법에서는 돌출 용접 장치(301)가 핸드헬드 장치(handheld device)일 수 있다.

어떤 경우에는, 도1에 도시된 바와 같이, 용접 재료 부재(14)가 용접될 표면(20) 상에 놓일 소정의 위치에 인접한 위치로 돌출 용접 장치(301)가 이송된다. 용접 장치(301)는 용접될 표면(20)을 향해 그 지지부(302) 내에서 용접 재료 부재(14)를 따라 이동한다. 용접 재료 부재(14)가 실질적으로 용접될 표면(20)과 접촉하는 지점에서, 돌출 용접 장치(301)[더 구체적으로는 용접 부재 지지 구조(302)]와 용접가능 부재(18) 사이의 용접 재료 부재(14)를 가로질러 전류가 인가된다. 전류는 용접 재료 부재(14)가 저항이 가장 큰 지점, 즉, 도1에 도시된 바와 같이 용접될 표면(20)과 용접 재료 부재(14)의 교차점에서 용접가능 부재(18)에 부착되도록 한다. 이 단계를 설명하기 위해, 도1은 용접될 표면(20)인 우측의 용접 재료 부재(14)와, 표면(20)과 지지 구조(302) 사이에서 용접되고 있는 가운데의 용접 재료 부재(14)와, 아직 용접되지 않은 예컨대, 공급기(312)에 의해 공급될 좌측의 용접 재료 부재(14)를 도시한다.

용접 재료 부재(14)는 어떤 바람직한 배열로 용접가능 부재(18)에 체결될 수 있다. 도2는 그러한 하나의 배열을 도시한다. 물론, 충분히 강한 용접 접착을 형 성하기에 충분한 용접 재료가 존재하는 한[즉, 용접 재료 부재(14)가 수와 크기에 있어 충분하게 존재하는 한] 다른 배열들도 가능하다.

본 발명의 방법에 따라 이음매를 형성하기 위해, 용접 재료 부재들(14)이 소망의 배열로 하이드로폼 부재(18)에 접착된다. 제2 용접가능 부재(22)는, 용접 재료 부재들(14)이 도3 및 도4에 도시된 바와 같이 연결될 용접가능 부재들(18, 22)의 사이에 도전적으로 접촉하는 관계로 배치되도록, 용접 재료 부재들(14)에 대해 접촉 및 중첩하는 관계로 배치된다.

용접 방법은 도1 내지 도5로부터 이해될 수 있다. 도2는 관형 부재의 형태로 도시된 제1 용접가능 부재(18)의 외부 표면부(20) 상에 장착된 용접 재료 부재들(14)을 도시한다. 도3은 두 번째의 관형 부재 형태로 제2 용접가능 부재(22)를 도시하고, 제2 용접가능 부재(22)는 제1 용접 가능 부재(18)와 중첩하고 그 사이에는 용접 재료 부재들(14)이 배치된다. 용접가능 부재들(18, 22)은 이하 설명되는 방법으로 용접 재료 부재들(14)을 사용함으로써 서로 용접될 수 있는 두 부재(18, 22)의 일반화된 예시이다. 부재들(18, 22)은 하이드로폼 튜브일 수도 있지만, 여기서 도시한 관형 부재들(18, 22)은 어떤 적절한 방법으로든 성형될 수 있다. 또한, 부재들(18, 22)은 폐쇄된 단면을 가진 관형으로 도시되었지만, 개방된 단면을 가진 관형 또는 관형이 아닌 형상을 포함하는 다른 모양이나 형상도 허용된다. 예시된 부재들(18, 20)은 용접 방법을 설명하기 위해 사용되고 도5에 도시된 바와 같은 공간 프레임의 일부를 형성하기 위해 서로 연결되는 하이드로폼 부재들의 일부라는 것이 명백하다. 대체로 도면부호 28로 지시된 변형된 저항 용접 장치 또는 용접 기구는 용접가능 부재들(18, 22)과 결합되어 도4에 개략적으로 도시된다. 도5는 이음매 형성 후의 용접가능 부재들(18, 22)을 도시한다.

도4및 도5에 도시된 용접 방법은 저항 용접의 파생이며 천이 액상 접착 및 저항 가열을 사용한다. 용접 재료 부재들(14)과 돌출 용접 방법이 예컨대, 두 관형 하이드로폼 부재들(18, 22)을 서로 연결하기 위해 사용될 수 있다. 용접 재료 부재들(14)과 도시된 저항 용접 방법은, 용접된 연결부(200)(또는 이음매)는 형성되지만 각 용접 표면들(20, 24)에 직접적으로 접근하지 않고 한 쌍의 용접가능 부재(18, 22)의 중공부가 함께 용접되는 방법을 제공한다.

개량된 저항 용접 건 장치(28) 또는 용접 기구(또는 개량된 스폿 용접 건)가, 두 개의 하이드로폼 부재(18, 22)를 가로질러서, 그리고 이음매 형성 중 용접 재료 부재들(14)을 가로질러, 전류 및 축방향 힘[즉, 용접가능 부재(18, 22)에서 두 외부 표면(20, 24)에 수직한 힘]을 인가하기 위해 사용된다. 더 구체적으로, 장치(28)는, 두 하이드로폼 부재들(18, 22)의 사이에서 용접 연결부 또는 이음매가 형성될 영역에서 이어질 두 부재(18, 22)의 외부 표면(50, 52)에 인가될 한 쌍의 전류 도전성 부재들(46, 48) 또는 (전류원로부터 용접부를 형성하기 위해 전류를 공급하는) 도전성 단부들을 포함한다. 용접 건 장치(28)는 수동식 또는 로봇식으로 제어될 수 있다. 용접 부재(18, 22)를 위한 적절한 장치 및 방법은, 공동출원이며 발명의 명칭이 "포갤 수 있는 도전성 단부를 가진 용접 조립체(Welding Assembly with Nestable Conductive Ends)"인 2001년 1월 5일자 미국특허출원 제09/754114호에 개시되어 있다.

도전성 부재들, 또는 도전성 단부들(46, 48)은 접착될(즉, 이어질) 표면들(20, 24)을 가로질러, 그리고 용접 재료 부재들(14)을 가로질러 전류가 흐르도록 한다. 용접 재료는 하이드로폼 부재들(18, 22)을 구성하는데 사용되는 기부 이음매 금속성 재료 보다 저항성이 크고 용융점이 낮다. 인접하는 부재들(14, 18, 22)의 재료 특성들이 결합하여, 하이드로폼 부재들(18, 22)의 중공부 재료의 용융 전에 용접 재료 부재들(14)이 우선 가열되고 이어서 국부적으로 용융된다. 용접 재료 부재들(14)은 용접 처리 중 액화된다.

용접 재료 부재들(14)을 액화하는데 요구되는 에너지는 인가된 전류에 의해 생성된다. 용접 재료 부재들(14)이 우선적으로 가열되고 용접 재료 부재들(14)의 용융이 일어난 후. 용접가능 부재(18, 22)의 인접한 금속성 재료의 국부적인 용융이 일어난다. 용접 재료 부재들(14)의 용융된 재료는, 도전성 부재들, 또는 도전성 단부들(46, 48)에 의해 인가되는 축방향 압력 하에 하이드로폼 부재들(18, 22)의 기부 금속성 재료와 접착한다. 상술한 용융이 일어난 후, 표면들(20, 24)을 통한 전류는 차단된다. 축방향 힘은 바람직하게는 미리 결정된 시간 후에 제거된다.

결과적인 용접 연결부는 도5에 도시된다. 도시된 바와 같이, 용접 재료 부재들(14)의 수, 크기 및 형상에 따라 용접가능 부재들(18, 22) 사이에 매우 얇은 간극(202)이 남을 수도 있고, 또는 아무런 간극이 존재하지 않고 연결부(200)가 용접가능 부재들(18, 22) 사이에서 연속적이고 균일하게 될 수도 있다. 금속 부재들(14, 18, 22)의 금속성 재료들의 결합은 도5의 단면도에 도시된다. 용접된 연결부를 더 명확하게 보이고 용접이 형성되는 영역에서의 금속성 재료들의 혼합을 보이 기 위해 용접된 영역이 확대되고 강조되어 도시되었다는 것을 알 수 있다.

바람직하게는, 용접 재료 부재들(14)이 용융되고 이에 따라 용접 재료 부재에 인접한 영역의 제1 용접가능 부재(22) 및 제2 용접가능 부재(18)의 일부가 용융되도록 제1 용접가능 부재(22) 및 제2 용접가능 부재(18)를 통해 그리고 용접 재료 부재들(14)을 가로질러 전류가 인가되고, 외부 표면들(20, 24)을 서로를 향해 이동시킬 수 있도록 힘이 인가된다.

외부 표면들(20, 24) 각각은 이음매 형성에 적합한 어떤 형상이든 가능하지만, 바람직하게는 편평하다. 예컨대, 이 표면들은 상보적인 볼록/오목 형상 등을 가질 수도 있다.

도6에 도시된 바와 같이, 자동차의 공간 프레임(60)을 구성하는데 사용되고 각 부재들(18, 22) 사이에서 이음매를 형성하기 위해 용접 재료 부재들(14)과 본 발명의 돌출 용접 방법을 사용하는 것이 고려된다. 용접 재료 부재들(14)을 공간 프레임(60)을 형성하는 부재에 접착하기 위해 돌출 용접 방법을 사용하는 예시적인 방법이 이하 설명된다. 이 예는 도6에 도시된 스포츠용 자동차를 위한 공간 프레임의 예시적인 실시예를 참조로 설명된다. 본 발명의 용접 재료 조립체 및 이 조립체를 사용하는 방법을 사용하기에 매우 적합한 공간 프레임 이음매의 다른 예들은, 공동출원이며 발명의 명칭이 "하이드로폼 공간 프레임 및 그 제조 방법(HYDROFORMED SPACE FRAME AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME)"인 미국특허 제6,092,865호에 개시되어 있다.

도6은 자동차 공간 프레임(60)의 사시도를 도시한다. 공간 프레임(60)은 길 이방향으로 연장되고 폭방향으로 이격된 한 쌍의 측부 레일 구조(62), 한 쌍의 하이드로폼 상부 길이방향 부재(64, 66), 한 쌍의 하이드로폼 U자형 횡단 부재(68, 70) 및 후방 링 조립체(72)를 포함한다. 바람직하게는 측부 레일 구조(62)가 거울상인 한 쌍의 하이드로폼 부재(78, 80)에 의해 제공된다. 대체로 도면부호 82에 의해 지시되는 다수의 폭방향으로 연장된 횡단 구조들은 측부 레일 구조(62) 사이에서 연결되고, 폭방향으로 연장된 한 쌍의 상부 횡단 구조(84)들은 한 쌍의 상부 길이방향 부재(64, 66) 사이에서 연결된다.

하이드로폼 상부 길이방향 부재(64, 66)는 각각 기둥 형성부(86)와 길이방향 연장부(88)를 포함한다. 각 상부 길이방향 부재(64, 66)는 연관된 측부 레일 구조(62)에 연결되고 그로부터 상방으로 연장되어 공간 프레임(60)의 기둥을 형성한다. 하이드로폼 횡단 부재(68, 70)는 각각 횡단부(90, 92)와, 관련 횡단부의 대향 단부에서 접접(98, 100)으로부터 연장되는 한 쌍의 다리부(94, 96)를 포함한다. 횡단 부재의 각 다리부는 각 측부 레일 구조(62)에 연결되고 그로부터 상방으로 연장되어 공간 프레임(60)의 중간 기둥(즉, B 기둥과 C 기둥)을 제공한다. 각 상부 길이 방향 부재(64, 66)의 길이방향 연장부(88)는 이음매(102, 104)를 형성하기 위해 관련 횡단 부재들(68, 70)의 접점(98, 100)에 연결된다.

용접 재료 부재들과 돌출 용접 방법의 사용은, 특히 관형 하이드로폼 용접가능 부재를 용접하는데 잇점을 제공하지만, 하이드로폼이 아니지만 용접 표면으로의 접근을 금지하는 다른 용접가능 부재들에도 응용할 수 있다.

또한, 상기 장치 및 방법은, 용접 재료 부재들(14)을 용접가능 부재(18)에 접착하기 전에 미리 결정된 형상으로 용접 재료 부재들(14)을 유지하는 어떠한 뒤붙임(backing)을 사용하지 않고도 용접 재료 부재들(14)의 부착을 가능케 한다. 따라서, 뒤붙임 시트 없이 용접 재료 부재들(14)을 부착함으로써 뒤붙임 시트를 절약할 수 있다. 도6에 도시된 공간 프레임(60)에서 부재들(18, 22)은 단일 이음매(102)를 형성하도록 연결되지만, 부재들(18, 22)을 연결하는 본 발명의 방법 및 장치는 도6에 도시된 바와 같이 공간 프레임의 다수의 이음매를 형성하기 위해 사용될 수도 있다.

이렇게 해서 본 발명의 목적이 충분히 그리고 효과적으로 성취될 수 있음을 알 수 있다. 상기 구체적인 실시예들은 본 발명의 구조적, 기능적 원리를 설명하기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 영역 내에서의 모든 개량, 변경 및 치환을 포함한다.

Claims (16)

1. 관형 부재를 용접하는 방법이며,

   각각 외부 표면을 갖는 제1 및 제2 관형 부재를 제공하는 단계와,

   각각이 상기 제1 및 제2 관형 부재들과 용접 형성 관계로 결합할 수 있는 도전성 금속 용접 재료로 구성된 다수의 용접 재료 부재를 제공하는 단계와,

   상기 다수의 용접 재료 부재 각각이 제2 관형 부재와 접촉하기 전에 제1 관형 부재 상에서 미리 결정된 위치를 유지하도록, 제1 관형 부재 상에 상기 다수의 용접 재료 부재 각각을 용접하는 단계와,

   상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면 사이에서 전류 전달 관계로 배치된 상기 다수의 용접 재료 부재를 가진 제1 관형 부재에 인접하여 제2 관형 부재를 위치시키는 단계와,

   상기 제1 및 제2 관형 부재를 가로질러 전류를 인가하는 단계를 포함하고,

   상기 인가된 전류는, 제1 및 제2 관형 부재의 외부 표면을 함께 용접하도록 상기 제1 및 제2 관형 부재들의 각 외부 표면과 상기 제1 및 제2 관형 부재 사이에 배치된 상기 다수의 용접 재료 부재 각각을 통하여 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 관형 부재를 제공하는 단계는,

   관형의 금속벽을 구비한 관형의 금속 블랭크를 제공하는 공정에 의해 상기 제1 및 제2 관형 부재 각각을 하이드로포밍하는 단계와,

   상기 관형의 금속 블랭크를 다이 표면을 구비한 다이 조립체의 다이 공동 안에 배치하는 단계와,

   상기 블랭크의 금속벽이 팽창하여 상기 다이 공동의 표면과 일치하도록 상기 블랭크의 내부로 고압 유체를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 용접 재료 부재를 제공하는 단계는 다수의 강 용접 재료 부재를 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 용접 재료 부재를 제공하는 단계는 다수의 디스크형 용접 재료 부재를 제공하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 다수의 용접 재료 부재 각각을 고정하는 단계는 저항 용접 장치에 의해 이루어지고, 상기 저항 용접 장치는 상기 다수의 용접 재료 부재 중 하나를 제1 관형 부재 상의 제 위치에 유지하고 상기 다수의 용접 재료 부재 중 하나와 제1 관형 부재를 가로질러 전류를 인가함으로써 상기 다수의 용접 재료 부재 중 하나의 일부를 용융시키고 제1 관형 부재의 외부 표면에 용접하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 저항 용접 장치는 컴퓨터 제어 장치의 지시 하에 다수의 용접 재료 부재 돌출부의 고정을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류가 상기 제1 및 제2 관형 부재를 가로질러 그리고 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각을 가로질러 인가됨으로써 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각을 용융시키고 제1 및 제2 관형 부재 각각을 상기 적어도 하나의 용접 재료 부재 각각에 인접한 영역에서 용융시키고, 상기 용융이 일어날 때 제1 및 제2 관형 부재의 제1 및 제2 외부 표면을 서로를 향해 이동시키는 힘이 인가되는 것을 특징으로 하는 방법.
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