KR102063043B1 - 셀프 피어싱 리벳 장치 - Google Patents

Abstract

셀프 피어싱 리벳 장치가 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치는, ⅰ)서로 마주하는 제1 및 제2 자유 단부를 지닌 C형의 골격을 이루는 프레임과, ⅱ)설정된 스트로크로 전후진 가능하게 구비되는 작동부재와, 셀프 피어싱 리벳이 투입 가능한 리벳 투입구를 갖고 작동부재에 설치되는 리셉터클을 포함하며, 제1 자유 단부에 장착되는 펀치유닛과, ⅲ)펀치유닛에 대응하여 제2 자유 단부에 장착되는 엔빌유닛과, ⅳ)제1 자유 단부 측에 설치되며, 리셉터클의 리벳 투입구와 연결되는 리벳 안내부를 포함하고, 리셉터클은 작동부재의 펀치가 통과하는 스트로크 경로를 형성하는 바디부와, 스트로크 경로를 사이에 두고 바디부에 각각 고정되게 설치되며, 리벳 투입구를 통해 투입된 셀프 피어싱 리벳을 스트로크 경로로 안내하는 한 쌍의 가이드 블록과, 스트로크 경로 측에서 가이드 블록에 서로 마주하는 방향으로 탄성 지지되며, 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 셀프 피어싱 리벳의 헤드부를 지지하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

Description

셀프 피어싱 리벳 장치 {SELF PIERCING RIVET DEVICE}

본 발명의 실시 예는 두 장 이상의 접합 대상물을 셀프 피어싱 리벳을 통해 접합할 수 있는 셀프 피어싱 리벳 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펀치유닛에 셀프 피어싱 리벳을 정 위치시키기 위한 리셉터클에 관한 것이다.

자동차 산업에서는 환경 문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료 등의 사용을 통하여 차체의 경량화를 도모하고 있다. 이를 위해 자동차 업계에서는 차체를 조립하는 통상적인 점 용접을 교체할 수 있는 접합 방식에 대한 고찰이 이루어지고 있다.

최근에 들어서는 이와 같은 기대에 맞는 접합 방식으로서 셀프 피어싱 리벳 장치를 이용한 셀프 피어싱 리벳 접합 방식을 채택하고 있다. 셀프 피어싱 리벳 접합 방식은, 강판 등의 접합 대상물에 리벳 접합용 구멍을 가공하고 그 구멍에 리벳을 삽입 후 헤드부를 성형하여 접합 대상물을 접합하는 기존의 리벳팅 방식과 달리, 사전에 구멍을 미리 가공하지 않고 유압 또는 공압으로 리벳을 접합 대상물에 압입하여 리벳을 소성 변형시킴으로써 접합 대상물을 접합하는 방식이다.

상기에서와 같은 셀프 피어싱 리벳 접합 방식에서는 예컨대, 금속 시트재와 같은 상,하판의 접합 대상물을 체결하기 위해 헤드와, 부분적으로 속이 빈 원통형 섕크(shank)로 이루어진 셀프 피어싱 리벳을 사용한다.

예를 들면, 셀프 피어싱 리벳은 셀프 피어싱 리벳 장치의 펀치유닛에 의해 섕크가 접합 대상물의 상판을 관통하고, 셀프 피어싱 리벳 장치의 엔빌유닛에 의해 외측으로 벌어지며, 헤드 부분이 상판을 지지한 상태로 섕크가 하판에 압입되면서 접합 대상물의 상하판을 접합할 수 있다.

여기서, 셀프 피어싱 리벳 장치의 펀치유닛과 엔빌유닛은 일반적으로 C-프레임에 구성되는 바, 펀치유닛은 C-프레임의 일측 자유 단부에 고정되게 설치되며, 엔빌유닛은 C-프레임의 다른 일측 자유 단부에 고정되게 설치될 수 있다.

따라서, 셀프 피어싱 리벳 장치는 상,하판의 접합 대상물을 펀치유닛과 엔빌유닛 사이에 위치시킨 상태에서, 펀치유닛을 통해 리벳을 가압하게 되면, 그 리벳이 상판을 관통하여 하판으로 침투되고, 리벳의 선단이 엔빌유닛에 의해 반지름 방향으로 확장 변형되면서 접합 대상물을 일체로 접합하게 된다.

이와 같이 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합 기술은 스폿 용접이 용이하지 않은 알루미늄 차체와 같은 부품을 접합하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합 기술은 생산라인에서 용이하게 자동화될 수 있는 우수한 강도 및 피로 특성의 조인트를 생성할 뿐만 아니라, 리벳 주위의 시트재 상면의 뒤틀림(distortion)이 거의 발생하지 않는다는 점에서 조인트가 미적으로 수용 가능하기 때문에 이러한 맥락에서 성공적인 것으로 입증되었다.

한편, 도 1에서와 같이 상기한 바와 같은 셀프 피어싱 리벳 장치의 펀치유닛(3)은 C-프레임(1) 하측의 엔빌유닛(5)에 대응하여 C-프레임(1)의 상측에 설치된다.

펀치유닛(3)은 내부에 유압실(21)을 형성하여 피스톤(22)과 일체로 구성된 피스톤 로드(23)가 하향 설치되는 실린더 하우징(25)이 구비되고, 실린더 하우징(25)의 하단에는 피스톤 로드(23)를 안내하기 위한 로드 하우징(27)이 설치된다. 즉, 펀치유닛(3)은 C-프레임(1)의 상측에 로드 하우징(27)이 끼워져 고정 설치된다.

로드 하우징(27)의 내부에는 로드 가이더(29)가 슬라이드 가능하게 설치되는데, 로드 가이더(29)의 중심에는 피스톤 로드(23)의 선단부가 끼워져 피스톤 로드(23)의 스트로크 작동을 안내하게 된다. 그리고 로드 하우징(27)의 내부에는 피스톤 로드(23) 상의 리테이너(31)와 로드 가이더(29)의 상단 사이에 리턴 스프링(33)이 개재된다. 즉, 리턴 스프링(33)은 피스톤 로드(23)의 선단부 상에 끼워진 상태로, 그 상단이 피스톤 로드(23) 상에 설치된 리테이너(31)에 지지되고, 그 하단은 로드 가이더(29)의 상단면에 지지되어 피스톤 로드(23)에 대하여 로드 가이더(29)에 복원력을 제공하게 된다.

피스톤 로드(23)의 하단에는 앤빌 푸셔(35)가 장착되고, 로드 가이더(29)의 하단에는 리벳(R)을 제공받는 리셉터클(39; Receptacle)이 장착된다.

따라서 이러한 구성을 갖는 셀프 피어싱 리벳 장치는 도 2에서 도시한 바와 같이, 최초 리셉터클(39)의 내부로 리벳(R)이 공급되고, 접합할 2장의 강판(10)이 펀치유닛(3)과 엔빌유닛(5) 사이로 위치되면, 펀치유닛(3)의 상부 유압 공급구(P1)를 통하여 유압이 공급되어 피스톤 로드(23)를 전진 구동시키게 된다.

그러면, 피스톤 로드(23)는 리턴 스프링(33)에 의해 지지되는 로드 가이더(29)와 함께 하강하게 되며, 이에 따라 리셉터클(39)이 앤빌 다이(13)와 함께, 2장의 강판(10)을 먼저 클램핑한다.

이러한 상태로, 펀치유닛(3)의 피스톤 로드(23)가 유압에 의해 계속해서 전진 구동하면, 앤빌 푸셔(35)가 리벳(R)을 접합할 강판(10)에 대하여 가압하여 압입시키게 된다. 즉, 리벳(R)은 상부 모재인 상판(7)을 관통하여 하부 모재인 하판(9)에 압입되면서 엔빌유닛(5)에 의해 반지름 방향으로 확장 변형되어 접합을 이루게 된다. 이후, 펀치유닛(3)은 하부 유압 공급구(P2)를 통하여 유압이 공급되어 피스톤 로드(23)를 로드 가이더(29)와 함께 다시 후진 구동하여 원위치로 복원시키게 된다.

다른 한편, 상기한 바와 같은 셀프 피어싱 리벳 장치에서 C-프레임(1)에는 도 3의 (a)에서와 같이 리벳 피더기(도면에 도시되지 않음)로부터 제공되는 리벳(R: 이하 도 1 및 도 2 참조)을 로드 가이더(29)의 리셉터클(39)로 공급하기 위한 리벳 공급유닛(50)이 설치된다.

리벳 공급유닛(50)은 펀치유닛(3)에 대응하여 C-프레임(1)의 상측에 고정 설치되며, 피딩 호스(51)를 통해 리벳 피더기와 연결된다. 리벳 공급유닛(50)은 리벳 피더기로부터 에어 압력으로서 피딩 호스(51)를 통해 제공되는 리벳(R)을 펀치유닛(3)의 리셉터클(39)로 공급하기 위한 엘보 형태의 리벳 이송부재(53)를 구비하고 있다.

여기서, 펀치유닛(3)의 리셉터클(39)에는 도 3의 (b)에서와 같이 리벳 이송부재(53)와 연결되는 리벳 투입구(55)를 형성하고 있으며, 그 리벳 투입구(55)는 로드 가이더(29)의 상하 스트로크에 의해 리벳 이송부재(53)와 선택적으로 연결된다.

따라서, 종래 기술에서는 로드 가이더(29)가 상측 방향으로 후진된 상태에서 리벳 공급유닛(50)의 리벳 이송부재(53)와 리셉터클(39)의 리벳 투입구(55)를 연결하며, 리벳 피더기로부터 피딩 호스(51)를 통해 제공되는 리벳(R)을 리벳 이송부재(53)를 통하여 리벳 투입구(55)로 공급할 수 있다.

한편, 종래 기술에서 리벳 공급유닛(50)의 리셉터클(39)은 도 4에 도시된 바와 같이, 리벳 튜입구(55)를 형성하며 그 리벳 투입구(55)를 통한 리벳(R)의 투입을 가이드 하는 한 쌍의 가이드 레일 블록(71)을 구비하고 있다.

한 쌍의 가이드 레일 블록(71)에는 리벳(R)을 가이드 하는 가이드 홈(73)이 형성되어 있다. 이러한 가이드 레일 블록(71)은 스프링(79)에 지지된 상태로 리벳(R)을 지지하며, 앤빌 푸셔(35)에 의해 리벳(R)이 가압될 때 스프링(79)의 탄성력을 극복하며 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 된다.

그런데, 종래 기술에서는 앤빌 푸셔(35)에 의한 리벳(R)의 가압 시, 가이드 레일 블록(71)과 리벳(R) 간의 반복적인 마찰에 의해 그 가이드 레일 블록(71)의 가이드 홈(73)이 마모되면서 리벳(R)이 리셉터클(39)에 정확히 위치하지 못하게 되는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 리벳(R)에 의한 접합 대상물의 접합 불량을 야기할 수 있다.

이와 같은 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 셀프 피어싱 리벳에 의해 가이드 레일 블록이 마모되면서 리셉터클에 셀프 피어싱 리벳이 정확히 위치하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있도록 한 셀프 피어싱 리벳 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치는, ⅰ)서로 마주하는 제1 및 제2 자유 단부를 지닌 C형의 골격을 이루는 프레임과, ⅱ)설정된 스트로크로 전후진 가능하게 구비되는 작동부재와, 셀프 피어싱 리벳이 투입 가능한 리벳 투입구를 갖고 상기 작동부재에 설치되는 리셉터클을 포함하며, 상기 제1 자유 단부에 장착되는 펀치유닛과, ⅲ)상기 펀치유닛에 대응하여 상기 제2 자유 단부에 장착되는 엔빌유닛과, ⅳ)상기 제1 자유 단부 측에 설치되며, 상기 리셉터클의 리벳 투입구와 연결되는 리벳 안내부를 포함하고, 상기 리셉터클은 상기 작동부재의 펀치가 통과하는 스트로크 경로를 형성하는 바디부와, 상기 스트로크 경로를 사이에 두고 상기 바디부에 각각 고정되게 설치되며, 상기 리벳 투입구를 통해 투입된 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로로 안내하는 한 쌍의 가이드 블록과, 상기 스트로크 경로 측에서 상기 가이드 블록에 서로 마주하는 방향으로 탄성 지지되며, 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부를 지지하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 가이드 블록은 상기 리벳 투입구와 연결되게 형성되며, 상기 헤드부 양측을 지지하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 안내하는 리벳 진입부와, 상기 스트로크 경로 측에 형성되고, 상기 리벳 진입부 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 리벳 진입부와 연결되며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로에 정 위치시키는 리벳 정렬부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리벳 진입부는 상기 헤드부의 양측을 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 안내하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측에서 하방으로 유도하는 제1 가이드 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 제1 가이드 레일은 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 형성되는 제1 가이드 레이스와, 상기 제1 가이드 레이스에서 라운드 구간을 통해 직 하방으로 이어지는 제2 가이드 레이스를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리벳 정렬부는 상기 제1 가이드 레일의 상측에서 상기 헤드부의 양측을 지지하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 유도하는 제2 가이드 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 제2 가이드 레일은 상기 제1 가이드 레이스 측에서 상기 상기 스트로크 경로 측으로 경사지게 형성되는 제3 가이드 레이스와, 상기 제3 가이드 레이스에서 상기 스트로크 경로를 향해 유선형으로 돌출되게 이어지는 제4 가이드 레이스를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 가이드 블록에서 상기 리벳 정렬부에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 가이드 블록의 리벳 정렬부에서 상기 제1 가이드 레이스 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 제4 가이드 레이스의 하측에 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 반구의 단면 형태로 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 길게 구비되며, 상기 리벳 정렬부의 표면에 형성된 관통 홀을 통해 돌출되게 설치되는 돌출부재와, 상기 리벳 정렬부에 설치되며, 상기 돌출부재에 탄발력을 발휘하는 스프링을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리벳 정렬부에는 상기 돌출부재와 스프링을 수용하며 상기 관통 홀과 연결된 장착홈이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리벳 정렬부에는 상기 장착홈을 폐쇄하는 커버가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 돌출부재는 상기 관통 홀에 끼워지는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 일체로 연결되며 상기 장착 홈의 내측을 지지하는 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리셉터클은 상기 바디부에 설치되며, 상기 가이드 블록 사이에서 상기 셀프 피어싱 리벳의 이동을 저지하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로에 위치시키는 블로킹 블록을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 블로킹 블록에는 상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부에 대응하는 라운드 면이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 리벳 안내부는 상기 셀프 피어싱 리벳이 인입 가능한 인입 통로를 상기 작동부재의 작동 방향을 따라 형성하는 리벳 인입 블록과, 상기 인입 통로와 연결되는 리벳 이송경로를 형성하는 엘보 형태의 리벳 이송부재를 포함할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치는, ⅰ)서로 마주하는 제1 및 제2 자유 단부를 지닌 C형의 골격을 이루는 프레임과, ⅱ)설정된 스트로크로 전후진 가능하게 구비되는 작동부재를 포함하며, 상기 제1 자유 단부에 장착되는 펀치유닛과, ⅲ)셀프 피어싱 리벳이 투입 가능한 리벳 투입구를 형성하며 상기 작동부재에 설치되는 리셉터클과, ⅳ)상기 펀치유닛에 대응하여 상기 제2 자유 단부에 장착되는 엔빌유닛을 포함하며, 상기 리셉터클은, 펀치의 스트로크 경로를 사이에 두고 바디부에 각각 고정되게 설치되며, 상기 리벳 투입구를 통해 진입하는 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 안내하되, 상기 셀프 피어싱 리벳의 진입 측 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로로 유도하는 한 쌍의 가이드 블록과, 상기 셀프 피어싱 리벳의 진입 측보다 낮은 위치에서 상기 스트로크 경로를 사이에 두고 상기 가이드 블록에 서로 마주하는 방향으로 돌출되게 설치되며 상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부를 지지하고, 스프링을 통해 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 스토퍼를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 가이드 블록은 상기 헤드부의 양측을 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 안내하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측에서 하방으로 유도하는 제1 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일의 상측에서 상기 헤드부의 양측을 지지하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 유도하는 제2 가이드 레일을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 제1 가이드 레일은, 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 형성되는 제1 가이드 레이스와, 상기 제1 가이드 레이스에서 라운드 구간을 통해 직 하방으로 이어지는 제2 가이드 레이스를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 제2 가이드 레일은, 상기 제1 가이드 레이스의 상측에서 상기 상기 스트로크 경로 측으로 경사지게 형성되는 제3 가이드 레이스와, 상기 제3 가이드 레이스에서 상기 스트로크 경로를 향해 유선형으로 돌출되게 이어지는 제4 가이드 레이스를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 상기 가이드 블록에서 상기 제1 가이드 레이스 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 제4 가이드 레이스의 하측에 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 있어서, 상기 스토퍼는 반구의 단면 형태로 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 길게 구비되고, 관통 홀을 통해 돌출되게 설치되며, 상기 스프링에 의해 탄성력을 제공받는 돌출부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 펀치의 펀칭 압력이 인가되는 셀프 피어싱 리벳에 의한 가이드 블록의 마모를 방지할 수 있으므로, 셀프 피어싱 리벳을 리셉터클에 정확히 위치시킬 수 있고, 이로 인해 셀프 피어싱 리벳을 통한 접합 대상물의 접합 불량을 최소화 할 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술의 일 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술의 일 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래 기술의 일 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 공급유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 종래 기술의 일 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 공급유닛에 적용되는 리셉터클을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치를 도시한 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치의 작동 상태를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 구성을 도시한 단면 구성도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 가이드 블록을 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치를 도시한 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치의 작동 상태를 도시한 사시도이다.

우선, 본 발명의 실시 예들은 가압력을 발생시키는 가압원과, 그 가압원의 가압력을 지지하는 지지수단이 하나의 프레임에 구비되며, 가압원의 가압력에 의해 작동하는 툴을 이용하여 각종 금속 소재 등을 가공 및 성형하고, 접합할 수 있는 툴링 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시 예들은 금속 소재들의 리벳팅(riveting), 클린칭(clinching), 용접(welding), 클램핑(clamping), 드릴링(drilling), 포밍(forming) 및 피어싱(piercing) 등의 공정들을 위한 툴링 시스템에 적용될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 리벳을 이용하여 금속 소재 등의 접합 대상물을 접합하는 툴링 시스템으로서, SPR 시스템(Self-Piercing Rivet System)이라고 하는 셀프 피어싱 리벳 장치를 예로 하여 설명하기로 한다.

그러나, 본 발명의 보호범위는 셀프 피어싱 리벳 장치의 실시 예들에 한정되는 것으로 이해되서는 아니되며, 리벳팅을 제외한 나머지의 공정들을 위한 툴링 시스템에 적용될 수도 있다.

도 5 내지 도 6b을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치(100)는 접합 대상물인 상,하판의 금속 시트재를 일체로 리벳팅 결합(접합)하기 위한 것이다.

이하에서는 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)를 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 상측을 향하는 면이 상부 면 또는 상면으로 정의될 수 있고, 하측을 향하는 면이 하부면 또는 저면(하면)으로 정의될 수 있다.

상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 셀프 피어싱 리벳 장치(100)의 기준 위치 및 리벳팅 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)는 서로 겹쳐진 금속 시트재의 접합 대상물에 셀프 피어싱 리벳(R)을 일정 압력으로 압입시킴으로써 접합 대상물과 셀프 피어싱 리벳(R)의 소성 변형으로 접합 대상물을 일체로 접합할 수 있는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 접합 대상물은 알루미늄 시트, 강판(고장력 강판 및 초 고장력 강판 포함) 등의 금속 시트재를 포함할 수 있고, 플라스틱, 고무 등과 같은 비금속 재질을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 접합 대상물은 서로 동일한 동종 재질의 판재를 포함할 수 있으며, 서로 다른 이종 재질의 판재를 포함할 수도 있다.

이하에서 설명될 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)는 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치의 스트로크 경로로 이송하기 위한 가이드 조립체의 마모를 개선할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)는 기본적으로, 프레임(110), 가압원으로서의 펀치유닛(130) 및 지지수단으로서의 엔빌유닛(150)을 포함하고 있다.

이하에서 설명되는 각종 구성 요소는 상기 프레임(110)에 모두 구성되는 바, 이러한 프레임(110)은 상기한 구성 요소들을 지지하기 위한 각종 부속 요소들을 구비할 수 있다.

그러나, 상기한 부속 요소들은 각종 구성 요소를 지지하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(110)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 프레임(110)은 로봇의 아암 선단에 장착된 상태로 로봇의 거동에 따라 다양한 위치의 접합 대상물로 이동될 수 있으며, 로봇의 아암에 의해 설정된 각도로 회전될 수 있다.

상기 프레임(110)은 서로 마주하는 제1 자유 단부(111) 및 제2 자유 단부(112)를 지니며 C형의 골격을 이루는데, 당 업계에서는 통상적으로 "C-프레임" 또는 "C형 프레임"이라고도 한다. 이하에서는 C-프레임 또는 C형 프레임을 편의 상 "프레임" 이라고 한다.

예를 들면, 상기 프레임(110)은 제1 및 제2 자유 단부(111, 112)를 서로 연결하는 연결부로서 소정 두께의 내골격과 외골격을 포함하며, 그 내골격과 외골격 사이에 다수의 스페이스를 형성하는 트러스 형태로 구비될 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시 예에서는 상기 프레임(110)이 트러스 구조로 이루어지는 것에 반드시 한정되지 않고, 대안으로서 스틸재의 C형 블록으로 이루어질 수도 있다.

여기서, 상기 제1 및 제2 자유 단부(111, 112)는 프레임(110)의 C형의 골격에서 서로 마주하는 끝 부분이며, 그 끝 부분이 받쳐지지 않은 상태의 캔틸레버(cantilever)로 정의할 수 있다.

도면에서는 제1 자유 단부(111)가 상측에 위치하고, 제2 자유 단부(112)가 하측에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 제1 및 제2 자유 단부(111, 112)의 위치는 로봇의 거동에 따른 프레임(110)의 위치 변경으로 다양하게 변경 가능하다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 펀치유닛(130)은 접합 대상물을 접합하기 위한 셀프 피어싱 리벳(R)를 제공받아 소정의 가압력을 발생시키며 그 가압력을 셀프 피어싱 리벳(R)에 인가하기 위한 것이다.

상기 펀치유닛(130)은 프레임(110)의 제1 자유 단부(111)(도면에서의 상측 단부)에 장착되는 바, 유압 또는 공압의 작동 유압에 의해 설정된 스트로크로 전후진(도면을 기준할 때 상하 방향) 가능하게 구비되는 작동부재(131)를 포함할 수 있다. 상기 작동부재(131)는 종래 기술에서 언급한 바 있는 로드 하우징의 내부에 슬라이드 가능하게 설치되는 로드 가이더로서 구비되며, 그 로드 가이더의 내부에는 피스톤 로드와 함께 전후진 하는 펀치로서의 앤빌 푸셔가 설치되어 있다.

이러한 펀치유닛(130)의 기본적인 구성은 당 업계에 널리 알려진 SPR(Self Piercing Riveting) 시스템에 채용되고 있는 종래 기술에서와 같은 공지 기술(예를 들면, 본 출원인의 한국등록특허공보 제1819902호(2018. 01. 12 등록))이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

더 나아가, 상기 작동부재(131)의 선단(도면에서의 하단)에는 셀프 피어싱 리벳(R)을 제공받는 리셉터클(133)이 설치되는 바, 그 리셉터클(133)에는 셀프 피어싱 리벳(R)이 투입 가능한 리벳 투입구(135)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 리셉터클(133)은 작동부재(131)에 의해 하측 방향으로 전진하며 뒤에서 더욱 설명될 엔빌유닛(150)에 지지된 접합 대상물을 클램핑하고, 도면에 미도시된 펀치(종래 기술의 앤빌 푸셔)는 셀프 피어싱 리벳(R)을 타격한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 엔빌유닛(150)은 도면을 기준으로 펀치유닛(130)의 하측에서 접합 대상물을 지지함과 아울러 접합 대상물과 셀프 피어싱 리벳(R)에 작용하는 펀치유닛(130)의 가압력을 지지하기 위한 것이다.

그리고, 상기 엔빌유닛(150)은 펀치유닛(130)의 가압력에 의해 접합 대상물의 상판을 관통하여 하판으로 압입되는 셀프 피어싱 리벳(R)의 단부를 소성 변형시킬 수 있다.

상기 엔빌유닛(150)은 펀치유닛(130)에 대응하여 프레임(110)의 제2 자유 단부(112)(도면에서의 하측 단부)에 장착된다. 상기 엔빌유닛(150)은 셀프 피어싱 리벳(R)에 작용하는 가압력을 지지하는 엔빌 다이로서 구비되며, 그 엔빌 다이에는 성형 골을 형성하고 있다.

상기 엔빌유닛(150)은 당 업계에 널리 알려진 SPR(Self Piercing Riveting) 시스템에 채용되고 있는 엔빌 다이의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)는 리벳 피딩기(도면에 도시되지 않음)로부터 에어 압력으로서 제공되는 셀프 피어싱 리벳(R)을 리셉터클(133)의 리벳 투입구(135)로 공급하기 위한 리벳 공급유닛으로서, 플로팅 어셈블리(210) 및 리벳 안내부(250)를 더 포함하고 있다.

상기 플로팅 어셈블리(210)는 펀치유닛(130)에 대응하여 프레임(110)의 제1 자유 단부(111)에 작동부재(131)의 전후진 작동 방향(상하 방향)을 따라 설정된 플로팅 구간으로 이동 가능하게 설치된다.

그리고 상기 리벳 안내부(250)는 리벳 피딩기(도면에 도시되지 않음)로부터 제공되는 셀프 피어싱 리벳(R)을 리셉터클(133)의 리벳 투입구(135)로 안내 및 이송하기 위한 것으로, 플로팅 어셈블리(210)에 장착된다.

여기서, 상기 리벳 안내부(250)는 셀프 피어싱 리벳(R)이 인입 가능한 인입 통로(253)를 작동부재(131)의 작동 방향을 따라 형성하는 리벳 인입 블록(251)과, 그 인입 통로(253)와 연결되는 리벳 이송경로(259)를 형성하는 엘보 형태의 리벳 이송부재(257)를 포함하고 있다.

이와 같은 플로팅 어셈블리(210) 및 리벳 안내부(250)의 구성은 한국등록특허공보 제1819902호(2018. 01. 12 등록)에 개시되어 있으므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치(100)의 리셉터클(133)의 구성을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 구성을 도시한 단면 구성도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)의 리셉터클(133)은 기본적으로, 바디부(310)와, 한 쌍의 가이드 블록(410)과, 스토퍼(610)를 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

이하에서는 리셉터클(133)로 셀프 피어싱 리벳(R)이 투입되는 방향을 투입 방향(진입 방향)이라 하고, 그 투입 방향에 수직한 방향을 상측 방향 또는 하측 방향이라고 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 바디부(310)는 작동부재(131)에 설치되는 베이스 바디로, 작동부재(131)의 펀치(P)가 통과하는 스트로크 경로로서의 펀치 통과 홀(311)을 형성하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 한 쌍의 가이드 블록(410)은 리벳 안내부(250)를 통해 이송된 셀프 피어싱 리벳(R)이 투입 가능한 리벳 투입구(135)를 형성하며, 펀치 통과 홀(311)을 사이에 두고 바디부(310)에 각각 고정되게 설치된다. 즉, 상기 한 쌍의 가이드 블록(410)은 바디부(310)에 펀치 통과 홀(311)을 사이에 두고 상호 이격되게 배치된다.

상기 한 쌍의 가이드 블록(410)은 리벳 투입구(135)를 통해 투입된 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311)로 안내하는 기능을 하게 된다. 이러한 한 쌍의 가이드 블록(410)은 도 10에 도시된 바와 같이, 리벳 진입부(411)와 리벳 정렬부(413)를 포함하고 있다.

상기 리벳 진입부(411)는 리벳 투입구(135)로 투입된 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지하며 그 셀프 피어싱 리벳(R)을 투입 방향을 따라 펀치 통과 홀(311) 측으로 안내하기 위한 것으로서, 리벳 투입구(135)와 연결되게 형성된다.

상기 리벳 진입부(411)는 가이드 블록(410)의 리벳 투입구(135) 측에서 그 가이드 볼록(410)의 한쪽 면 일부에 평면 형태로 돌출되게 형성된다. 이러한 리벳 진입부(411)는 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 그 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향을 따라 안내하며, 펀치 통과 홀(311) 측에서 하방으로 유도하는 제1 가이드 레일(414)을 포함한다.

상기 제1 가이드 레일(414)은 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향을 따라 형성되는 제1 가이드 레이스(415)와, 제1 가이드 레이스(415)에서 라운드 구간(417)을 통해 직 하방으로 이어지는 제2 가이드 레이스(419)를 형성하고 있다.

상기 제1 가이드 레이스(415)는 가이드 볼록(410)의 한쪽 면 일부에 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향을 따라 길게 형성되며, 제2 가이드 레이스(419)는 제1 가이드 레이스(415)에서 라운드 구간(417)을 통해 직 하방으로 길게 형성된다.

상기 리벳 정렬부(413)는 리벳 진입부(411)를 통해 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향으로 진입하는 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311)에 정 위치시키기 위한 것으로서, 펀치 통과 홀(311) 측에 형성되며, 리벳 진입부(411) 보다 낮은 높이 차를 두고 그 리벳 진입부(411)와 연결되게 형성된다.

이러한 리벳 정렬부(413)는 가이드 블록(410)의 한쪽 면 나머지 부분에서 리벳 진입부(411)의 돌출 부분에 대응하여 평면적으로 오목한 영역을 형성한다.

그리고, 상기 리벳 정렬부(413)는 제1 가이드 레일(414)의 상측에서 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지하며, 그 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311) 측으로 유도하는 제2 가이드 레일(421)을 형성하고 있다.

상기 제2 가이드 레일(421)은 제1 가이드 레일(414)의 제1 가이드 레이스(415) 상측에서 펀치 통과 홀(311) 측으로 경사지게 형성되는 제3 가이드 레이스(423)와, 제3 가이드 레이스(423)에서 펀치 통과 홀(311)을 향해 유선형으로 돌출되게 이어지는 제4 가이드 레이스(425)를 형성하고 있다.

상기 제3 가이드 레이스(423)는 제1 가이드 레이스(415) 상측에서 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지한다. 그리고 상기 제4 가이드 레이스(425)는 위에서 언급한 바 있는 오목한 영역에 위치하며, 펀치 통과 홀(311)을 하측에 두고 제3 가이드 레이스(423)와 라운드 형태로 이어진다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 스토퍼(610)는 가이드 블록(410)의 리벳 정렬부(413)에 위치하는 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 지지하는 것으로, 펀치(P)가 셀프 피어싱 리벳(R)을 가압하며 펀치 통과 홀(311)을 통과하기 전에, 리벳 정렬부(413)에서 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 지지한다.

상기 스토퍼(610)는 펀치 통과 홀(311) 측에서 가이드 블록(410)에 서로 마주하는 방향으로 탄성 지지되며, 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

상기 스토퍼(610)는 가이드 블록(410)에서 리벳 정렬부(413)에 설치되는 바, 그 리벳 정렬부(413)에서 제1 가이드 레일(414)의 제1 가이드 레이스(415) 보다 낮은 높이 차를 두고 제2 가이드 레일(421)의 제4 가이드 레이스(425)의 하측에 설치된다.

이러한 스토퍼(610)는 돌출부재(611)와 스프링(631)을 포함한다. 상기 돌출부재(611)는 반구의 단면 형태로 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향을 따라 길게 구비되며, 리벳 정렬부(413)의 표면에 형성된 관통 홀(613)을 통해 돌출되게 설치된다.

상기 돌출부재(611)는 반구의 단면 형태를 가진 돌기 돌기 부분으로서의 제1 부분(615)과, 제1 부분(615)과 일체로 연결되는 상하 플랜지로서의 제2 부분(617)으로 이루어진다. 상기 제1 부분(615)은 관통 홀(613)에 끼워지고, 제2 부분(617)은 그 관통 홀(613)의 상하 가장자리 측을 지지한다.

그리고, 상기 스프링(631)은 리벳 정렬부(413)에 설치되며, 돌출부재(611)에 탄발력을 발휘한다.

여기서, 상기 돌출부재(611)와 스프링(631)은 리벳 정렬부(413)에 구비된 장착 홈(619)에 장착되는데, 그 장착 홈(619)은 관통 홀(613)과 연결되는 장착 공간을 가지며 그 장착 공간에 돌출부재(611)와 스프링(631)을 수용한다.

이 경우, 상기 돌출부재(611)의 제1 부분(615)은 장착 홈(619)의 내측에서 관통 홀(613)에 끼워지며, 제2 부분(617)은 장착 홈(619)의 내측에서 관통 홀(613)의 상하 가장자리 부분을 지지한다.

더 나아가, 상기 리벳 정렬부(413)에는 돌출부재(611)와 스프링(631)을 수용한 장착 홈(619)을 폐쇄하기 위한 커버(621)가 설치된다. 상기 커버(621)는 장착 홈(619)을 폐쇄하며 스프링(631)을 일부 압축함으로써, 돌출부재(611)의 제1 부분(615)을 관통 홀(613)을 통해 돌출시킨다.

한편, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 리셉터클(133)은 리벳 정렬부(413) 측에서 바디부(310)에 설치되는 블로킹 블록(711)을 더 포함하고 있다. 상기 블로킹 블록(711)은 리벳 진입부(411)를 통해 리벳 정렬부(413)로 유도되는 셀프 피어싱 리벳(R)의 이동을 저지하며, 그 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311)에 위치시키는 기능을 하게 된다.

이러한 블로킹 블록(711)은 바디부(310)에서 가이드 블록(410)의 리벳 정렬부(413) 측을 지지하는 지지 벽체(713)에 고정되게 설치된다. 상기 블로킹 블록(711)에는 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 지지하는 오목 형의 라운드 면(715)을 형성하고 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 11 및 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 장치에 적용되는 리셉터클의 작용을 설명하기 위한 도면이다.

우선, 앞서 개시한 도면들을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 리벳 피딩기(도면에 도시되지 않음)로부터 에어의 압력으로서 피딩 호스를 통해 피딩되는 셀프 피어싱 리벳(R)을 리벳 안내부(250)를 통해 가이드 블록(410)의 리벳 투입구(135)로 투입한다.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 도 11의 (S11)에 도시된 바와 같이, 상기 셀프 피어싱 리벳(R)을 리벳 투입구(135)를 통해 가이드 블록(410)의 리벳 진입부(411)로 진입시킨다.

상기 리벳 진입부(411)는 제1 가이드 레일(414)을 통해 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지하며 그 셀프 피어싱 리벳(R)을 이의 투입 방향을 따라 리벳 정렬부(413) 측으로 안내한다.

여기서, 상기 제1 가이드 레일(414)은 도 11의 (S12)에 도시된 바와 같이, 제1 가이드 레이스(415)을 통해 셀프 피어싱 리벳(R)을 이의 투입 방향을 따라 리벳 정렬부(413) 측으로 안내하며, 제2 가이드 레이스(419)를 통해 펀치 통과 홀(311) 측에서 하방으로 유도한다.

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 리벳 진입부(411)를 통해 셀프 피어싱 리벳(R)의 투입 방향으로 진입하는 셀프 피어싱 리벳(R)을 리벳 정렬부(413)를 통해 펀치 통과 홀(311)에 정 위치시킨다.

이 과정에, 상기 리벳 정렬부(413)는 제2 가이드 레일(421)을 통해 제1 가이드 레일(414)의 상측에서 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지하며, 그 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311) 측(도면에서의 하측)으로 유도한다.

여기서, 상기 제2 가이드 레일(421)은 제3 가이드 레이스(423)를 통해 제1 가이드 레이스(415) 상측에서 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부 양측을 지지하며 펀치 통과 홀(311) 측으로 안내하고, 제4 가이드 레이스(425)를 통해 셀프 피어싱 리벳(R)을 펀치 통과 홀(311)로 유도한다.

그러면, 도 11의 (S13)에 도시된 바와 같이, 상기 셀프 피어싱 리벳(R)은 리벳 정렬부(413)에서 펀치 통과 홀(311)에 정 위치하며, 그 펀치 통과 홀(311)의 상측에서 헤드부를 통해 스토퍼(610)의 돌출부재(611)에 지지된 상태를 유지하게 된다. 이 경우, 상기 셀프 피어싱 리벳(R)은 헤드부를 통해 제4 가이드 레이스(425)와 돌출부재(611) 사이에 지지되며, 리벳 정렬부(413)에서 블로킹 블록(711)에 의해 이동이 저지된 상태로 펀치 통과 홀(311)에 정 위치하게 된다.

상기와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 12의 (S14)에 도시된 바와 같이, 펀치(P)를 하측 방향으로 이동시키며, 펀치 통과 홀(311) 측에 위치하고 있는 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 가압한다.

이에, 본 발명의 실시 예에서 상기 스토퍼(610)의 돌출부재(611)는 도 12의 (S15)에 도시된 바와 같이, 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부에 의해 가압되고, 스프링(631)의 탄성력을 극복하며 서로 멀어지는 방향으로 이동하게 된다. 이 때, 셀프 피어싱 리벳(R)의 섕크부는 펀치 통과 홀(311)에 일부 삽입된 상태에 있다.

그리고 나서, 상기 펀치(P)를 계속 하측 방향으로 이동시키게 되면, 셀프 피어싱 리벳(R)은 펀치 통과 홀(311)을 통하여 접합 대상물에 압입되는데, 스토퍼(610)의 돌출부재(611)는 도 12의 (S16)에 도시된 바와 같이, 스프링(631)의 탄성 복원력에 의해 서로 가까워지는 방향으로 이동하며 원래의 위치로 되돌아 오게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 장치(100)에 의하면, 펀치(P)의 가압력이 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 통해 리셉터클(133)의 가이드 블록(410)에 직접적으로 작용하지 않고, 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤ㄷ부를 지지하고 있는 스토퍼(610)의 돌출부재(611)에 작용하게 된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 펀치(P)의 펀칭 압력이 인가되는 셀프 피어싱 리벳(R)에 의한 가이드 블록(410)의 마모를 방지할 수 있으므로, 셀프 피어싱 리벳(R)을 리셉터클(133)에 정확히 위치시킬 수 있고, 이로 인해 셀프 피어싱 리벳(R)을 통한 접합 대상물의 접합 불량을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 리셉터클(133)의 가이드 블록(410)에 높이 차를 갖는 리벳 진입부(411) 및 리벳 정렬부(413)를 형성함에 따라, 셀프 피어싱 리벳(R)이 리벳 정렬부(413)에서 리벳 진입부(411) 측으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 가이드 블록(410)의 리벳 정렬부(413)에서 하측 방향으로 돌출된 유선형의 제2 가이드 레일(421)과 스토퍼(610)의 돌출부재(611)를 통해 셀프 피어싱 리벳(R)의 헤드부를 지지함에 따라, 로봇 작동에 의한 셀프 피어싱 리벳 장치(100)의 이동 또는 위치 가변 시, 셀프 피어싱 리벳(R)이 리벳 정렬부(413)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

110: 프레임 111: 제1 자유 단부
112: 제2 자유 단부 130: 펀치유닛
131: 작동부재 133: 리셉터클
135: 리벳 투입구 150: 엔빌유닛
210: 플로팅 어셈블리 250: 리벳 안내부
251: 리벳 인입 블록 253: 인입 통로
257: 리벳 이송부재 259: 리벳 이송경로
310: 바디부 311: 펀치 통과 홀
410: 가이드 블록 411: 리벳 진입부
413: 리벳 정렬부 414: 제1 가이드 레일
415: 제1 가이드 레이스 417: 라운드 구간
419: 제2 가이드 레이스 421: 제2 가이드 레일
423: 제3 가이드 레이스 425: 제4 가이드 레이스
610: 스토퍼 611: 돌출부재
613: 관통 홀 615: 제1 부분
617: 제2 부분 619: 장착 홈
621: 커버 631: 스프링
711: 블로킹 블록 713: 지지 벽체
715: 라운드 면 P: 펀치
R: 셀프 피어싱 리벳 100: 셀프 피어싱 리벳 장치

Claims (18)

1. 서로 마주하는 제1 및 제2 자유 단부를 지닌 C형의 골격을 이루는 프레임;
   설정된 스트로크로 전후진 가능하게 구비되는 작동부재와, 셀프 피어싱 리벳이 투입 가능한 리벳 투입구를 갖고 상기 작동부재에 설치되는 리셉터클을 포함하며, 상기 제1 자유 단부에 장착되는 펀치유닛;
   상기 펀치유닛에 대응하여 상기 제2 자유 단부에 장착되는 엔빌유닛; 및
   상기 제1 자유 단부 측에 설치되며, 상기 리셉터클의 리벳 투입구와 연결되는 리벳 안내부;를 포함하고,
   상기 리셉터클은,
   상기 작동부재의 펀치가 통과하는 스트로크 경로를 형성하는 바디부와,
   상기 스트로크 경로를 사이에 두고 상기 바디부에 각각 고정되게 설치되며, 상기 리벳 투입구를 통해 투입된 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로로 안내하는 한 쌍의 가이드 블록과,
   상기 스트로크 경로 측에서 상기 가이드 블록에 서로 마주하는 방향으로 탄성 지지되며, 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되고, 상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부를 지지하는 스토퍼와,
   상기 바디부에 설치되며, 상기 가이드 블록 사이에서 상기 셀프 피어싱 리벳의 이동을 저지하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로에 위치시키는 블로킹 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 가이드 블록은,
   상기 리벳 투입구와 연결되게 형성되며, 상기 헤드부 양측을 지지하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 안내하는 리벳 진입부와,
   상기 스트로크 경로 측에 형성되고, 상기 리벳 진입부 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 리벳 진입부와 연결되며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로에 정 위치시키는 리벳 정렬부
   를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 리벳 진입부는,
   상기 헤드부의 양측을 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 안내하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측에서 하방으로 유도하는 제1 가이드 레일
   을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 가이드 레일은,
   상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 형성되는 제1 가이드 레이스와,
   상기 제1 가이드 레이스에서 라운드 구간을 통해 직 하방으로 이어지는 제2 가이드 레이스
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 리벳 정렬부는,
   상기 제1 가이드 레일의 상측에서 상기 헤드부의 양측을 지지하며, 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 유도하는 제2 가이드 레일
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제2 가이드 레일은,
   상기 제1 가이드 레이스 측에서 상기 상기 스트로크 경로 측으로 경사지게 형성되는 제3 가이드 레이스와,
   상기 제3 가이드 레이스에서 상기 스트로크 경로를 향해 유선형으로 돌출되게 이어지는 제4 가이드 레이스
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 가이드 블록에서 상기 리벳 정렬부에 설치되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   상기 가이드 블록의 리벳 정렬부에서 상기 제1 가이드 레이스 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 제4 가이드 레이스의 하측에 설치되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
   상기 스토퍼는,
   반구의 단면 형태로 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 길게 구비되며, 상기 리벳 정렬부의 표면에 형성된 관통 홀을 통해 돌출되게 설치되는 돌출부재와,
   상기 리벳 정렬부에 설치되며, 상기 돌출부재에 탄발력을 발휘하는 스프링
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 리벳 정렬부에는,
    상기 돌출부재와 스프링을 수용하며 상기 관통 홀과 연결된 장착홈이 형성되고,
    상기 장착홈을 폐쇄하는 커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 돌출부재는,
    상기 관통 홀에 끼워지는 제1 부분과, 상기 제1 부분과 일체로 연결되며 상기 장착 홈의 내측을 지지하는 제2 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
12. 삭제
13. 제1 항에 있어서,
    상기 블로킹 블록에는,
    상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부에 대응하는 라운드 면이 형성되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
14. 제1 항에 있어서,
    상기 리벳 안내부는,
    상기 셀프 피어싱 리벳이 인입 가능한 인입 통로를 상기 작동부재의 작동 방향을 따라 형성하는 리벳 인입 블록과,
    상기 인입 통로와 연결되는 리벳 이송경로를 형성하는 엘보 형태의 리벳 이송부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
15. 서로 마주하는 제1 및 제2 자유 단부를 지닌 C형의 골격을 이루는 프레임;
    설정된 스트로크로 전후진 가능하게 구비되는 작동부재를 포함하며, 상기 제1 자유 단부에 장착되는 펀치유닛;
    셀프 피어싱 리벳이 투입 가능한 리벳 투입구를 형성하며 상기 작동부재에 설치되는 리셉터클; 및
    상기 펀치유닛에 대응하여 상기 제2 자유 단부에 장착되는 엔빌유닛;을 포함하며,
    상기 리셉터클은,
    펀치의 스트로크 경로를 사이에 두고 바디부에 각각 고정되게 설치되며, 상기 리벳 투입구를 통해 진입하는 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 안내하되, 상기 셀프 피어싱 리벳의 진입 측 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로로 유도하는 한 쌍의 가이드 블록과,
    상기 셀프 피어싱 리벳의 진입 측보다 낮은 위치에서 상기 스트로크 경로를 사이에 두고 상기 가이드 블록에 서로 마주하는 방향으로 돌출되게 설치되며 상기 셀프 피어싱 리벳의 헤드부를 지지하고, 스프링을 통해 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동 가능하게 설치되는 스토퍼를 포함하되,
    상기 가이드 블록은 상기 헤드부의 양측을 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 안내하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측에서 하방으로 유도하는 제1 가이드 레일과, 상기 제1 가이드 레일의 상측에서 상기 헤드부의 양측을 지지하며 상기 셀프 피어싱 리벳을 상기 스트로크 경로 측으로 유도하는 제2 가이드 레일을 포함하고,
    상기 제1 가이드 레일은 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 형성되는 제1 가이드 레이스와, 상기 제1 가이드 레이스에서 라운드 구간을 통해 직 하방으로 이어지는 제2 가이드 레이스를 포함하며,
    상기 제2 가이드 레일은 상기 제1 가이드 레이스의 상측에서 상기 상기 스트로크 경로 측으로 경사지게 형성되는 제3 가이드 레이스와, 상기 제3 가이드 레이스에서 상기 스트로크 경로를 향해 유선형으로 돌출되게 이어지는 제4 가이드 레이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.
16. 삭제
17. 삭제
18. 제15 항에 있어서,
    상기 스토퍼는,
    상기 가이드 블록에서 상기 제1 가이드 레이스 보다 낮은 높이 차를 두고 상기 제4 가이드 레이스의 하측에 구비되되,
    반구의 단면 형태로 상기 셀프 피어싱 리벳의 투입 방향을 따라 길게 구비되고, 관통 홀을 통해 돌출되게 설치되며, 상기 스프링에 의해 탄성력을 제공받는 돌출부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 장치.

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