KR100986394B1 - 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치 - Google Patents

이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리벳-강판을 스폿 저항 용접을 이용하여 강하게 접합할 수 있도록 함으로써, 경량금속 및 이종재료간의 접합을 보다 용이하게 실시할 수 있고, 그 접합 품질을 향상시킬 수 있도록 한 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기존 스폿용접과 스폿-리벳팅 방식이 하나로 결합시켜, 원반형 리벳-강판을 공급할 수 있는 피딩 시스템을 통해 리벳-강판이 공급되면 스폿-리벳팅을 실시할 수 있고, 리벳-강판을 사용하지 않을 때는 스폿용접을 실시할 수 있도록 함으로써, 스틸 강판, 경량금속, 이종금속 등이 기계적 접합과 합금화 접합이 혼재된 형태로 접합되어 우수한 접합 품질을 얻을 수 있는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 제공하고자 한 것이다.
이종재료, 접합, 스폿, 용접, 리벳팅, 경량금속, 리벳-강판

Description

이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치{Spot-riveting device for jointing different kind material}
본 발명은 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리벳-강판을 스폿 저항 용접을 이용하여 강하게 접합할 수 있도록 함으로써, 경량금속 및 이종재료간의 접합을 보다 용이하게 실시할 수 있고, 그 접합 품질을 향상시킬 수 있도록 한 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 관한 것이다.
최근 자동차 연비향상과 환경오염 저감에 대한 요구가 증가하면서, 알루미늄 및 마그네슘과 같은 경량금속을 차체로 적용하는 예가 증가하고 있다.
첨부한 도 9에 도시된 바와 같이, 경량금속 및 이종재료의 경우, 전기 및 열 전도도가 높고, 용접 전극 오염이 심하여 기존의 스폿용접(저항용접) 방식 또는 레이저 용접 방식으로는 그 접합이 어렵기 때문에, 셀프-피어싱 리벳팅 방식이나 클린칭 방식과 같은 기계적인 접합방식이 사용하고 있으나, 이러한 기계적 접합 방식은 생산 원가가 높고, 높은 수준의 용접 접합에 비하여 그 접합 품질이 다소 떨어 진다.
차체가 스틸(STEEL)과 경량금속이 서로 혼용되어 사용될 경우, 기계적인 접합 이외에는 적절한 접합 방식이 없어, 차체의 전체 면적중 일부분에 국한되어 있는 이종재료 접합 부위 때문에 생산라인을 따로 구성해야 하는 등 생산 효율성 측면에서 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기존 스폿용접과 스폿-리벳팅 방식이 하나로 결합시켜, 원반형 리벳-강판을 공급할 수 있는 피딩 시스템을 통해 리벳-강판이 공급되면 스폿-리벳팅을 실시할 수 있고, 리벳-강판을 사용하지 않을 때는 스폿용접을 실시할 수 있도록 함으로써, 스틸 강판, 경량금속, 이종금속 등이 기계적 접합과 합금화 접합이 혼재된 형태로 접합되어 우수한 접합 품질을 얻을 수 있는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 상단부에 슬라이드 홈이 형성된 프레임과; 상기 프레임의 상부쪽 슬라이드 홈에 승하강 가능하게 결합되는 상부건 및, 프레임의 하부에 결합되는 하부건; 상기 상부건 및 하부건에 연결되는 상부 및 하부 리벳-강판 공급관과; 상기 상부건의 하단과 상기 하부건의 상단부에 각각 좌우 이송 가능하게 체결되어, 상기 상부 및 하부 리벳-강판 공급관으로부터 리벳-강판을 공급받는 리벳-강판 수용수단과; 상기 상부건 및 하부건을 승하강 구동시키도록 상기 프레임의 상하단부에 각각 장착되는 상부 및 하부 접근용 서보모터와; 상기 상부건 및 하부건에 각각 승하강 가능하게 장착되는 상부 및 하부 가압용 서보모터와; 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터에 승하강 가능하게 장착되어, 상기 리벳-강판을 접합대상 금속물에 접합시키거나 접합대상 금속물을 스폿용접시키는 상부 및 하부 용접전극/생크; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 제공한다.
바람직한 일 구현예로서, 상기 상부건 및 하부건은: 상기 프레임의 슬라이드 홈에 승하강 가능하게 결합되는 메인 암; 이 메인 암의 끝단에서 양 갈래로 분기된 제1분기암 및 제2분기암; 상기 제2분기암내에 구비되어 상기 리벳-강판 공급관과 연결되는 원통형 리벳-강판 저장통; 상기 제1분기암의 끝단에서 바깥쪽으로 절곡된 받침판; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 제1분기암의 받침판 절곡 부분에 제1홀이 좌우로 관통 형성되고, 이 제1홀과 일치되는 제2홀이 상기 제2분기암의 리벳-강판 저장통의 바닥 안쪽부분에 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2분기암의 리벳-강판 저장통의 바닥 바깥쪽부분에는 에어공급수단과 연결된 에어실린더가 장착되고, 이 에어실린더의 내부에는 상기 리벳-강판 저장통의 내부로 가압 이송되는 고정핀이 내재된 것을 특징으로 한다.
바람직한 다른 구현예로서, 상기 리벳-강판 수용수단은: 상기 제1분기암의 받침판에 안착되는 동시에 상기 제1홀과 상기 리벳-강판 저장통의 제2홀을 통해 좌우로 이송되는 공급판과; 상기 리벳-강판 저장통내의 리벳-강판이 안착되도록 상기 공급판의 일측부분에 관통 형성된 안착구와; 상기 공급판의 타측 부분에 장착되어, 공급판 좌우 이송시키는 리벳뽑기용 서보모터; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터의 몸체는 상기 메인 암에서 제1 및 제2분기암으로 갈라지는 지점에 형성된 레일홈에 승하강 가능하게 장착되고, 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터의 몸체로부터 각각 접합대상 금속물쪽으로 돌출되는 상부 및 하부 용접전극/생크는 제1 및 제2분기암 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
1) 기계적 접합의 한계를 극복할 수 있다.
즉, 한 쌍의 리벳-강판이 접합대상 패널사이에 끼워 넣어져 기계적 접합이 이루어짐과 함께 리벳-강판이 서로 용접되어, 리벳-강판과 접합대상 패널간에 합금층이 형성되므로, 기존의 기계적 접합보다 훨씬 우수한 접합 및 용접 품질을 제공할 수 있다.
2) 경량금속 접합에 매우 용이하다.
즉, 접합대상 모재의 재질과 무관하게 접합이 가능하고, 그 방식이 단순하며 별도의 접합 제한 사항이 없으므로, 경량금속 접합에 매우 용이한 장점을 제공한다.
3) 라인 구성 자유도 향상 및 공정 효율성 향상을 도모할 수 있다.
즉, 본 발명의 장치는 리벳-강판을 로딩하지 않을 경우, 기존 스폿저항용접기와 동일한 용접이 가능하므로, 차체에서 경량금속 접합과 스틸 접합이 혼용되는 공정에서도 본 발명의 장치만으로 대응이 가능한 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2 및 도 3은 그 정면도 및 측면도를 각각 나타낸다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(10)이 주된 골격 역할을 하는 바, 이 프레임(10)의 상단 및 하단부에는 각각 슬라이드 홈이 형성된다.
상기 프레임(10)은 라인에 설치되는 로봇에 원하는 방향으로 이송 가능하게 장착될 수 있다.
이때, 상기 프레임(10)의 상부 슬라이드 홈(12)에 상부건(14a)이 승하강 가능하게 결합되고, 프레임의 하부에는 하부건(14b)이 결합되며, 상부건(14a) 및 하부건(14b)의 소정 위치에는 리벳-강판 공급관(16)이 연결된다.
여기서, 상기 상부건 및 하부건의 구성을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
상기 상부건(14a) 및 하부건(14b)은 상하 대칭 구조로서, 서로 동일한 구성을 갖는다.
즉, 상기 프레임(10)의 슬라이드 홈(12)에 승하강 가능하게 결합되는 메인 암(18)과, 이 메인 암(18)에서 양 갈래로 분기된 제1분기암(20) 및 제2분기암(22)이 골격을 이루고, 또한 상기 리벳-강판 공급관(16)과 연결되는 원통형 리벳-강판 저장통(24)이 상기 제2분기암(22)내에 수직방향으로 세워져 고정된다.
이때, 상기 제1분기암(20)의 끝단에는 바깥쪽으로 절곡되는 받침판(26)이 일체로 형성된다.
특히, 상기 제1분기암(20)의 받침판(26) 절곡 부분에 제1홀(28)이 좌우로 관통 형성되고, 상기 제2분기암(22)의 리벳-강판 저장통(24)의 바닥에서 그 안쪽부분에는 상기 제1홀(28)과 마주보는 제2홀(30)이 관통 형성된다.
또한, 상기 제2분기암(22)의 리벳-강판 저장통(24)의 바닥에서 그 바깥쪽부분에는 에어공급수단(미도시됨)과 연결된 에어실린더(32)가 장착되고, 이 에어실린더(32)의 내부에는 에어압에 의하여 상기 리벳-강판 저장통(24)의 내부로 가압 이송되는 고정핀(34)이 내재된다.
이때, 상기 상부건(14a)의 메인암(18)이 상기 프레임(10)의 슬라이드 홈(12)을 따라 승하강 운동하도록 상기 프레임(10)의 상단부에는 접근용 서보모터(36)가 장착된다.
한편, 상기 상부건(14a)의 하단과 상기 하부건(14b)의 상단부에 각각 좌우 이송 가능하게 리벳-강판 수용수단이 장착되는 바, 이 리벳-강판 수용수단은 상기 상부 및 하부 리벳-강판 공급관(16)을 통해 리벳-강판 저장통(24)에 저장되어 있던 리벳-강판(38)을 개개 단위로 공급받는 역할을 하게 된다.
여기서, 상기 리벳-강판 수용수단의 구성을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치의 리벳-강판 수용수단을 나타내는 요부 확대도이고, 도 5는 리벳-강판 수용수단의 구성중 공급판의 구조를 나타내는 사시도이다.
먼저, 상기 제1분기암(20)의 받침판(26)상에 좌우 이송 가능하게 공급판(40)이 안착된다.
즉, 상기 공급판(40)은 상기 제1분기암(20)의 받침판(26) 절곡부분에 형성된 제1홀(28)과, 상기 리벳-강판 저장통(24)의 제2홀(30)을 통과하면서 좌우로 이송 가능한 상태로 안착된다.
이때, 상기 리벳-강판 저장통(24)내의 저장된 다수의 리벳-강판(38)중 가장 아래쪽 것이 안착되도록 상기 공급판(40)의 일측부분에는 안착구(42)가 관통 형성되며, 이 안착구(42)의 내경면에는 단차걸림부(44)가 형성되어 있기 때문에 리벳-강판(38)이 걸리면서 용이하게 안착될 수 있다.
특히, 상기 공급판(40)의 타측 부분에는 리벳 뽑기용 서보모터(46)가 장착되는 바, 이 리벳 뽑기용 서보모터(46)는 상기 공급판(40)을 좌우로 이송시키는 역할 을 하게 된다.
한편, 상기 상부건(14a) 및 하부건(14b)에 각각 상부 및 하부 가압용 서보모터(48a,48b)가 승하강 가능하게 장착되며, 이 상부 및 하부 가압용 서보모터(48a,48b)에는 상기 리벳-강판(38)을 접합대상 금속물(50)에 접합시키거나 접합대상 금속물(50)을 스폿용접시키는 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 일체로 장착된다.
보다 상세하게는, 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터(48a,48b)의 몸체는 상기 메인 암(18)에서 제1 및 제2분기암(20,22)으로 갈라지는 지점에 형성된 레일홈(54)에 승하강 가능하게 장착되고, 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터(48a,48b)의 몸체로부터 각각 접합대상 금속물(50)쪽으로 돌출되는 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)는 제1 및 제2분기암(20,22) 사이에 배치된다.
여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 대한 작동 상태를 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 6은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치의 작동 흐름을 설명하는 단면도이다.
도 6의 (a)도면은 리벳-강판 초기 상태를 나타낸다.
즉, 상기 리벳-강판 저장통(24)내의 저장된 다수의 리벳-강판(38)중 가장 아래쪽 것이 상기 공급판(40)의 안착구(42)에 삽입되어 있고, 또한 상기 공급판(40)의 우측면은 상기 에어실린더(32)내의 고정핀(34)이 밀착되어 있으며, 상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)는 공급판(40)의 상하면에 위치되어 있다.
도 6의 (b)도면은 리벳-강판 로딩 및 상부 및 하부 용접전극/생크의 이동상태를 나타낸다.
상기 리벳 뽑기용 서보모터(46)의 구동에 의하여 상기 공급판(40)이 좌측으로 이동하는 동시에, 상기 에어실린더(32)내로 에어압이 공급되어 고정핀(34)이 리벳-강판 저장통(24)내로 이송된다.
따라서, 상기 공급판(40)의 안착구(42)에 안착되어 있던 리벳-강판(38)이 공급판(40)과 함께 좌측으로 이송되면, 상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 각각 리벳-강판(38)에 밀착되도록 이동된다.
이때, 상기 에어실린더(32)내에서 리벳-강판 저장통(24)내로 이송된 고정핀(34)은 바로 위쪽의 리벳-강판이 내려오지 못하도록 스토퍼 역할을 하게 된다.
도 6의 (c)도면은 리벳-강판이 접합대상물에 밀착된 상태를 나타낸다.
즉, 상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 각각 리벳-강판(38)의 상하면을 가압하게 되면, 리벳-강판(38)이 접합대상 금속물(50)에 밀착되는 상태가 된다.
도 6의 (d)도면은 리벳-강판이 접합대상물에 용접 리벳팅되는 상태를 나타낸다.
상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 리벳-강판(38)을 접합대상 금속물(50)에 용접 리벳팅하여, 접합대상 금속물(50)의 접합이 이루어지게 된다.
좀 더 상세하게는, 첨부한 도 7에 도시된 바와 같이 상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 각각 리벳-강판(38)의 상하면을 가압하면 공급판(40)의 안착 구(42)를 빠져나와, 접합대상 금속물(50)에 밀착되고, 연이어 리벳-강판(38)의 중심부는 스폿 용접되며, 이와 동시에 리벳-강판(38)의 외주부와 접합대상 금속물(50)간의 경계부에서 스폿용접시 열에 의한 합금화가 진행되어 서로간의 접합이 이루어지게 된다.
도 6의 (e) 및 (f) 도면은 리벳-강판과 접합대상물간의 접합이 이루어진 후의 공정을 나타낸다.
즉, 상기 리벳 뽑기용 서보모터(46)의 구동에 의하여 상기 공급판(40)이 다시 우측으로 이동하는 동시에, 상기 공급판(40)의 안착구(42)는 다시 리벳-강판 저장통(24)의 내부로 이송되고, 이와 함께 공급판(40)의 우측면이 고정핀(34)을 에어실린더(32)의 내부로 밀어내게 되어, 결국 그 다음의 리벳-강판(38)이 다시 공급판(40)의 안착구(42)로 안착된다.
한편, 첨부한 도 8에 도시된 바와 같이, 별도의 리벳-강판을 로딩하지 않을 경우, 기존 스폿저항용접기와 같이 상기 상부 및 하부 용접전극/생크(52a,52b)가 직접 접합대상 금속물(50)에 밀착되어 접합대상 금속물간의 접합을 위한 스폿 용접을 별도로 실시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 나타내는 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치를 나타내는 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치의 리벳-강판 수용수단을 나타내는 요부 확대도,
도 5는 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치의 리벳-강판 수용수단의 구성중 공급판의 구조를 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치의 작동 흐름을 설명하는 단면도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치에 의하여 접합대상물이 접합되는 것을 설명하는 단면도,
도 9는 종래의 경량금속 및 이종재료 접합 방식을 설명하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 프레임 12 : 슬라이드홈
14a : 상부건
14b : 하부건 16 : 리벳-강판 공급관
18 : 메인암 20 : 제1분기암
22 : 제2분기암 24 : 리벳-강판 저장통
26 : 받침판 28 : 제1홀
30 : 제2홀 32 : 에어실린더
34 : 고정핀 36 : 접근용 서보모터
38 : 리벳-강판 40 : 공급판
42 : 안착구 44 : 단차걸림부
46 : 리벳뽑기용 서보모터 48a : 상부 가압용 서보모터
48b : 하부 가압용 서보모터 50 : 접합대상 금속물
52a : 상부 용접전극/생크 52b : 하부 용접전극/생크
54 : 레일홈

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 상단부에 슬라이드 홈이 형성된 프레임;
    상기 프레임의 상부쪽 슬라이드 홈에 승하강 가능하게 결합되는 상부건 및 프레임의 하부에 결합되는 하부건;
    상기 상부건 및 하부건에 연결되는 상부 및 하부 리벳-강판 공급관;
    상기 상부건의 하단과 상기 하부건의 상단부에 각각 좌우 이송 가능하게 체결되어, 상기 상부 및 하부 리벳-강판 공급관으로부터 리벳-강판을 공급받는 리벳-강판 수용수단;
    상기 상부건 및 하부건을 승하강 구동시키도록 상기 프레임의 상하단부에 각각 장착되는 상부 및 하부 접근용 서보모터;
    상기 상부건 및 하부건에 각각 승하강 가능하게 장착되는 상부 및 하부 가압용 서보모터;
    상기 상부 및 하부 가압용 서보모터에 승하강 가능하게 장착되어, 상기 리벳-강판을 접합대상 금속물에 접합시키거나 접합대상 금속물을 스폿용접시키는 상부 및 하부 용접전극/생크;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 상부건 및 하부건은:
    상기 프레임의 슬라이드 홈에 승하강 가능하게 결합되는 메인 암;
    상기 메인 암의 끝단에서 양 갈래로 분기된 제1분기암 및 제2분기암;
    상기 제2분기암내에 구비되어 상기 리벳-강판 공급관과 연결되는 원통형 리벳-강판 저장통;
    상기 제1분기암의 끝단에서 바깥쪽으로 절곡된 받침판;
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1분기암의 받침판 절곡 부분에 제1홀이 좌우로 관통 형성되고, 이 제1홀과 일치되는 제2홀이 상기 제2분기암의 리벳-강판 저장통의 바닥에서 그 안쪽부분에 관통 형성된 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2분기암의 리벳-강판 저장통의 바닥에서 그 바깥쪽부분에는 에어공급수단과 연결된 에어실린더가 장착되고, 이 에어실린더의 내부에는 상기 리벳-강판 저장통의 내부로 가압 이송되는 고정핀이 내재된 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 리벳-강판 수용수단은:
    상기 제1분기암의 받침판에 안착되는 동시에 상기 제1홀과 상기 리벳-강판 저장통의 제2홀을 통해 좌우로 이송되는 공급판과;
    상기 리벳-강판 저장통내의 리벳-강판이 안착되도록 상기 공급판의 일측부분에 관통 형성된 안착구와;
    상기 공급판의 타측 부분에 장착되어, 공급판 좌우 이송시키는 리벳뽑기용 서보모터;
    로 구성된 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 및 하부 가압용 서보모터의 몸체는 상기 메인 암에서 제1 및 제2분기암으로 갈라지는 지점에 형성된 레일홈에 승하강 가능하게 장착되고, 상기 상부 및 하부 가압용 서보모터의 몸체로부터 각각 접합대상 금속물쪽으로 돌출되는 상부 및 하부 용접전극/생크는 제1 및 제2분기암 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 이종재료 접합용 스폿 리벳팅 장치.
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