KR102431812B1 - 저항요소 용접용 리벳 결합장치 - Google Patents

저항요소 용접용 리벳 결합장치 Download PDF

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Abstract

밀착면적이 증대되어 접합력이 개선되도록, 본 발명은 상호간 이종 재질로 구비되어 상하방향을 따라 중첩 적층된 상부모재와 하부모재를 포함하는 모재의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재에 관통 삽입되며 상기 하부모재의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 돌출 형성되는 접촉팁; 상기 접촉팁의 상단부에 일체로 연결된 하단부가 상기 접촉팁을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 상하방향을 따라 연장되고, 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성되고, 상면에 평탄한 가압면부가 형성되는 헤드부를 포함하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 제공한다.

Description

저항요소 용접용 리벳 결합장치{jointing apparatus of rivet for resistance element welding}
본 발명은 저항요소 용접용 리벳 결합장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밀착면적이 증대되어 접합력이 개선되는 저항요소 용접용 리벳 결합장치에 관한 것이다.
최근 자동차 산업에서는 환경문제에 따른 연비의 향상을 위해 강판소재와 함께 알루미늄 합금소재 또는 복합 플라스틱 소재의 사용을 통하여 차체를 경량화 하는 중이며, 접합품질의 개선을 위해 셀프 피어싱 리벳 접합을 대체할 수 있는 다양한 접합방법에 대한 연구가 이루어지고 있는 추세이다.
이와 같은 추세에 따라 이종소재의 접합방법으로서 저항요소 용접(REW, Resistance Element Welding)을 이용한 접합이 한 예이다.
여기서, 상기 저항요소 용접은 종래의 셀프 피어싱 리벳 접합이 강판 등의 두 모재에 리벳을 압입하여 모재와 리벳을 소성 변형시키면서 접합하는데 반해, 리벳이 상부모재를 관통한 후, 하부모재와 저항 용접에 의해 접합되도록 하는 접합법으로 최근 차체에 적용되는 이종소재의 접합을 위하여 다양한 방법으로 적용되고 있다.
도 1은 종래의 저항요소 용접에 따른 리벳의 접합상태를 나타낸 단면예시도이다.
도 1에서 보는 바와 같이, 상호간 이종소재로 구비된 상부모재(1) 및 하부모재(2)가 상하방향을 따라 적층된 상태이며, 리벳(3)이 상기 상부모재(1)에 펀치(미도시)에 의해 하향 가압됨에 따라 관통 삽입되고, 저항용접장치(미도시)를 통해 상기 하부모재(2)의 상면에 저항요소 용접에 의해 용융 후 경화되어 접합된다.
그러나, 상기 리벳(3)의 하면과 상기 하부모재(2)의 상면 간의 저항요소 용접시 용융된 리벳(3)이 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확산되어 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이의 틈으로 유동된 상태에서 경화되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이의 틈으로 유동되어 경화된 중간 날림(3a)에 의해 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이에 갭이 발생하여 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2)가 상호 분리됨에 따라 접합력이 현저히 저하되는 심각한 문제점이 있었다.
더욱이, 중간 날림(3a) 발생에 의해 상기 리벳(3)의 외측면과 상기 상부모재(1)의 사이에도 밀착력이 저하되어 상기 리벳(3)이 상기 상부모재(1)로부터 상측으로 이탈되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-1883675호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 밀착면적이 증대되어 접합력이 개선되는 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상호간 이종 재질로 구비되어 상하방향을 따라 중첩 적층된 상부모재와 하부모재를 포함하는 모재의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재에 관통 삽입되며 상기 하부모재의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 돌출 형성되는 접촉팁; 상기 접촉팁의 상단부에 일체로 연결된 하단부가 상기 접촉팁을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 상하방향을 따라 연장되되 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성되고, 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성되고, 상면에 평탄한 가압면부가 형성되는 헤드부를 포함하되, 각 상기 그루브돌기는 상측으로 갈수록 크기가 연속적으로 증가되도록 설정되되, 각 상기 그루브돌기는 상기 몸체부의 외측면으로부터 상하방향 중앙으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 경사지게 돌출되어 반경방향 외측단에 뾰족한 형태의 첨단부가 각각 형성되며, 각 상기 첨단부의 직경은 상기 몸체부의 하단부측 최대 직경 이하로 설정되며, 각 상기 첨단부는 상기 몸체부의 하단부보다 반경방향 내측으로 배치됨을 특징으로 하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 제공한다.
한편, 본 발명은 상호간 이종 재질로 구비되어 상하방향을 따라 중첩 적층된 상부모재와 하부모재를 포함하는 모재의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재에 관통 삽입되며 상기 하부모재의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 구비되는 접촉팁; 상기 접촉팁의 상단부에 일체로 연결된 하단부가 상기 접촉팁을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 상하방향을 따라 연장되되 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성되고, 외측면으로부터 상하방향 중앙으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 경사지게 돌출되어 반경방향 외측단에 뾰족한 형태의 첨단부가 각각 형성되되 각 상기 첨단부의 직경이 하단부측 최대 직경 이하로 설정되며 각 상기 첨단부가 하단부보다 반경방향 내측으로 배치되도록 구비되며 상측으로 갈수록 크기가 연속적으로 증가되도록 설정된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성되고, 상면에 평탄한 가압면부가 형성되는 헤드부; 상기 몸체부의 하측에 배치되되, 중앙부에 상기 몸체부의 하단부측 최대 직경에 대응되는 내경을 갖도록 상하방향을 따라 펀칭안내홀이 관통 형성되고, 상기 펀칭안내홀의 상부 테두리측에 대응되는 상부에 상기 상부모재의 하면이 안착되도록 원주방향을 따라 위로 볼록한 형태로 라운드지게 돌설된 버튼마크부가 연장 형성되는 다이; 및 상기 헤드부의 직경에 대응되는 직경을 갖도록 구비되어 상기 헤드부의 상측에 배치되되, 상기 버튼마크부에 대향되는 위치의 상기 상부모재의 하면에 상기 상부모재가 가압 변형되며 도피홈이 상향 함몰 형성됨과 동시에 상기 상부모재가 상기 그루브돌기와 상기 헤드부 사이에 형성된 밀착안내홈에 밀착 형합되도록 선택적으로 승강되는 승강수단이 구비되는 펀치부를 포함하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 제공한다.
상기의 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 몸체부의 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성됨에 따라 가압 변형된 상부모재와의 접촉면적이 증가되고 인터락 증대를 유도하여 저항요소 용접용 리벳의 상부모재로부터의 이탈이 안정적으로 차단될 수 있다.
둘째, 저항요소 용접용 리벳이 상부모재에 압입되면 다이 상부에 라운드지게 돌설된 버튼마크부 상단에 대향된 상부모재의 하면이 가압에 의해 소성 변형됨에 따라 도피홈이 형성됨과 동시에 그루브돌기 및 밀착안내홈으로 안내되어 밀착 형합되므로 상호간의 이탈이 차단되며 접합력이 현저히 개선될 수 있다.
셋째, 접촉팁이 하부모재에 용융 접합시, 상부모재와 하부모재 사이로 침투되는 용융물에 의한 유격 발생이 최소화되도록 이러한 용융물이 도피홈으로 수용되므로 접합력이 개선됨과 동시에 모재 간의 밀착력이 현저히 개선될 수 있다.
넷째, 몸체부가 하단부로부터 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성됨에 따라 저항요소 용접용 리벳이 상부모재에 압입된 후 상측으로의 이탈이 안정적으로 차단되므로 상호간의 결합력이 현저히 개선될 수 있다.
도 1은 종래의 저항요소 용접에 따른 리벳의 접합상태를 나타낸 단면예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치에서 저항요소 용접용 리벳을 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치에서 저항요소 용접용 리벳을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 사용상태를 나타낸 단면예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 1차 압입 공정에서의 사용상태를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 2차 저항 용접 공정에서의 사용상태를 나타낸 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치에서 저항요소 용접용 리벳을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치에서 저항요소 용접용 리벳을 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 사용상태를 나타낸 단면예시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 1차 압입 공정에서의 사용상태를 나타낸 예시도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치의 2차 저항 용접 공정에서의 사용상태를 나타낸 예시도이다.
도 2 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치(100)는 저항요소 용접용 리벳(100A), 다이(40) 및 펀치부(50)를 포함한다. 그리고, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)은 접촉팁(10), 몸체부(20) 및 헤드부(30)를 포함한다.
여기서, 상기 저항요소 용접용 리벳 결합장치(100)는 상호간 이종 재질로 구비된 상부모재(1)와 하부모재(2)를 포함하는 모재를 상하방향을 따라 중첩 적층하여 접합하기 위한 장치이다.
이러한 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)은 상부모재(1)가 상기 다이(40)에 안착된 상태에서, 상기 펀치부(50)를 통해 하향 가압됨에 따라 상기 상부모재(1)에 1차 압입된다. 그리고, 상기 상부모재(1)에 1차 압입된 상태의 저항요소 용접용 리벳(100A)이 별도로 구비되는 저항용접장치(미도시)를 통해 하부모재(2)에 저항 용접에 의해 2차 접합된다.
상세히, 도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 접촉팁(10)은 상기 모재, 바람직하게는 상기 상부모재(1)의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재(1)에 관통 삽입되며 상기 하부모재(2)의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 상기 몸체부(20)의 하부 내측단으로부터 일체로 하향 돌출 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 접촉팁(10)은 상기 하부모재(2)의 상면에 저항 용접에 의한 2차 접합시 용융된 후 경화되도록 금속 재질로 구비될 수 있다.
또한, 상기 접촉팁(10)의 외곽 테두리는 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 갈수록 상측으로 경사지게 형성될 수 있다. 이때, 상기 접촉팁(10)의 경사진 외곽 테두리와 상기 몸체부(20)의 하면 사이의 각도가 직각 이상, 바람직하게는 둔각으로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(20)는 상기 접촉팁(10)의 상단부에 일체로 연결된 하단부(20a)가 상기 접촉팁(10)을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 하단부(20a)로부터 상하방향을 따라 상향 연장됨이 바람직하다. 이때, 상기 몸체부(20)는 상기 접촉팁(10)과 일체로 형성되며 동일한 재질로서 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 몸체부(20)는 하단부(20a)로부터 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성됨이 바람직하다. 즉, 상기 몸체부(20)의 하단부측 직경이 상기 몸체부(20)의 상단부측 직경을 초과하도록 설정됨이 바람직하다. 또한, 상기 몸체부(20)의 단면 형상이 사다리꼴 형상으로 형성됨이 바람직하다.
이를 통해, 상기 몸체부(20)가 하단부(20a)로부터 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성됨에 따라 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 압입된 후 상측으로의 이탈이 차단되므로 상호간의 결합력이 현저히 개선될 수 있다.
그리고, 상기 몸체부(20)는 상하방향을 따라 연장되되, 상기 몸체부(20)의 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 그루브돌기(21)가 상하방향을 따라 복수개소 형성됨이 바람직하다.
여기서, 각 상기 그루브돌기(21)는 상기 몸체부(20)의 외측면으로부터 상하방향 중앙으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 경사지게 돌출되어 반경방향 외측단에 뾰족한 형태의 첨단부(21a)가 각각 형성됨이 바람직하다.
또한, 각 상기 그루브돌기(21)는 상측으로 갈수록 크기가 연속적으로 증가되도록 설정됨이 바람직하다. 즉, 각 상기 그루브돌기(21)는 하단부(20a)로부터 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성된 상기 몸체부(20)의 외측면에 상하방향을 따라 복수개 형성될 수 있다. 이때, 상하방향을 따라 복수개 형성된 각 상기 그루브돌기(21)는 상호간 상이한 크기로 형성될 수 있다. 이와 동시에, 각 상기 그루브돌기(21)는 상측에 배치된 하나의 그루브돌기가 하측에 배치된 다른 그루브돌기보다 더 크게 형성될 수 있다.
그리고, 각 상기 첨단부(21a)의 직경(k2,k3)은 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 최대 직경(k1) 이하로 설정되며, 각 상기 첨단부(21a)는 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)보다 반경방향 내측으로 배치될 수 있다.
여기서, 각 상기 그루브돌기(21) 중 최상측에 배치된 하나의 그루브돌기의 직경(k3)이 각 상기 그루브돌기(21) 중 최하측에 배치된 다른 그루브돌기의 직경(k2) 이하로 설정될 수 있다.
더불어, 각 상기 그루브돌기(21) 중 최하측에 배치된 다른 그루브돌기의 직경(k2)은 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 최대 직경(k1) 이하로 설정될 수 있다.
이때, 도 3을 참조하면, 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)의 외곽 테두리로부터 상기 몸체부(20)의 하면에 수직한 방향인 상하방향을 따라 연장된 가상의 연장선을 기준으로, 각 상기 그루브돌기(21)의 첨단부(21a)가 상기 가상의 연장선의 반경방향 내측으로 배치될 수 있다. 또는, 각 상기 그루브돌기(21)의 첨단부(21a)가 상기 가상의 연장선에 접하도록 설정될 수도 있다. 즉, 직경 이하로 설정된다 함은 직경이 더 작은 경우와 직경이 동일한 경우를 포괄함으로 이해함이 바람직하다.
이를 통해, 상기 몸체부(20)의 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 상기 그루브돌기(21)가 상하방향을 따라 복수개소 형성됨에 따라 가압 변형된 상기 상부모재(1)와의 접촉면적이 증가되고 인터락(interlock) 증대를 유도하여 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)의 상기 상부모재(1)로부터의 이탈이 안정적으로 차단될 수 있다.
또한, 각 상기 첨단부(21a)의 직경이 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 최대 직경 이하로 설정되며, 각 상기 첨단부(21a)는 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)보다 반경방향 내측으로 배치되거나 상기 가상의 연장선에 접하도록 설정될 수 있다.
따라서, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 하향 압입시 각 상기 그루브돌기(21)의 하측이 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)에 의해 차폐되어 상기 상부모재(1)와의 가압하중이 직접적으로 작용하는 영역이 제거됨에 따라 각 상기 그루브돌기(21)의 변형이 최소화되며 압입후 상기 상부모재(1)와의 접합면적이 증가되도록 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.
한편, 상기 몸체부(20)의 상부측 외측면에는 상기 그루브돌기(21)와 상기 헤드부(30) 사이에 밀착안내홈(22)이 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰 형성되되, 상기 밀착안내홈(22)은 반경방향 내측으로 오목한 형상으로 라운드지게 함몰 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 밀착안내홈(22)은 상기 그루브돌기(21)의 상측에 형성될 수 있다.
여기서, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 압입시 후술되는 버튼마크부(42)에 의해 변형되는 영역(1b)이 변형되며 상기 밀착안내홈(22)으로 안내되어 형합될 수 있다.
그리고, 상기 헤드부(30)는 상기 몸체부(20)의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성됨이 바람직하다. 이때, 상기 헤드부(30)는 기설정된 높이를 갖도록 구비될 수 있으며, 상기 헤드부(30)의 직경은 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 직경(k1)을 초과하도록 설정될 수 있다. 이때, 상기 헤드부(30)는 상기 몸체부(20)과 일체로 형성되며 동일한 재질로서 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 헤드부(30)에는 상면에 평탄한 가압면부(31)가 형성됨이 바람직하다. 여기서, 상기 가압면부(31)는 상기 몸체부(20)의 하면 및 상기 접촉팁(10)의 하면과 수평하게 형성될 수 있다. 이때, 상기 가압면부(31)는 상기 펀치부(50)의 하면에 대향 배치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 접촉팁(10)의 하면에서 상기 가압면부(31) 간의 간격, 즉 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)의 높이는 상기 상부모재(1)의 높이 이상으로 설정될 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 다이(40)는 상기 몸체부(20)의 하측에 배치되되 상기 상부모재(1)보다 높은 경도를 갖는 재질로서 구비됨이 바람직하며, 중앙부에 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 최대 직경에 대응되는 내경을 갖도록 상하방향을 따라 펀칭안내홀(41)이 관통 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 펀칭안내홀(41)의 내경이 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 최대 직경에 대응되어 설정됨에 따라 상기 펀치부(50)가 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)을 압입하면 상기 상부모재(1)로부터 절삭된 스크랩(1c)이 상기 펀칭안내홀(41)의 하측으로 배출될 수 있다. 이때, 상기 스크랩(1c)의 직경이 상기 몸체부(20)의 하단부(20a)측 직경 및 상기 펀칭안내홀(41)의 내경에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 다이(40)는 상기 펀칭안내홀(41)의 상부 테두리측에 대응되는 상부에 상기 상부모재(1)의 하면이 안착되도록 원주방향을 따라 위로 볼록한 형태로 라운드지게 돌설된 버튼마크부(42)가 연장 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 버튼마크부(42)는 위로 볼록한 반원형 단면을 갖는 링 형태로 상기 펀칭안내홀(41)의 상부 테두리측 상면에 원주방향을 따라 연속적으로 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 버튼마크부(42)는 상기 몸체부(20)가 상기 펀칭안내홀(41)의 상측에 배치시 상기 몸체부(20)의 반경방향 외측으로 이격 배치되되 상기 몸체부(20)의 외측면을 원주방향을 따라 감싸는 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 버튼마크부(42)의 높이, 즉 상기 버튼마크부(42)의 상단에서 상기 다이(40)의 상부 평탄면 사이의 간격은 상기 상부모재(1)의 높이 미만으로 설정됨이 바람직하다.
여기서, 상기 상부모재(1)의 하면이 상기 버튼마크부(42)의 상단에 안착되고 상기 상부모재(1)의 상면에 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 배치된 상태에서, 상기 펀치부(50)가 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)을 압입하면, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 삽입됨과 동시에 상기 상부모재(1)가 버튼마크부(42)의 상단에서 상기 다이(40)의 상부 평탄면측으로 하향 가압될 수 있다.
이때, 상기 버튼마크부(42)의 상단에 대향된 위치의 상기 상부모재(1)의 하면이 가압에 의해 소성 변형됨에 따라 상기 버튼마크부(42)의 상단에 대향된 위치의 상기 상부모재(1)의 하면에 도피홈(1a)이 형성될 수 있다. 이와 동시에, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 압입시 상기 버튼마크부(42)에 의해 변형되는 영역(1b)이 변형되며 상기 밀착안내홈(22)으로 안내되어 형합될 수 있다. 이와 동시에, 상기 상부모재(1)가 상기 그루브돌기(21)에 밀착 형합될 수 있다.
그리고, 상기 펀치부(50)는 상기 헤드부(30)의 직경에 대응되는 직경을 갖도록 구비되어 상기 헤드부(30)의 상측에 배치됨이 바람직하다. 그리고, 상기 펀치부(50)는 상기 버튼마크부(42)에 대향되는 위치의 상기 상부모재(1)의 하면에 상기 상부모재(1)가 가압 변형되며 상기 도피홈(1a)이 상향 함몰 형성됨과 동시에 상기 상부모재(1)가 상기 밀착안내홈(22)에 밀착 형합되도록 선택적으로 승강되는 승강수단을 더 포함함이 바람직하다.
한편, 이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 이용한 저항요소 용접용 리벳의 결합방법을 설명한다.
먼저, 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 이용한 저항요소 용접용 리벳의 결합방법은, 상기 상부모재(1)의 하면이 상기 버튼마크부(42)의 상단에 안착되고, 상기 상부모재(1)의 상면에 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 배치되며, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)의 상면, 즉 상기 가압면부(31)에 상기 펀치부(50)의 하면이 대향 배치되어 준비되는 제1단계를 포함한다.
이때, 상기 상부모재(1)의 하면이 상기 버튼마크부(42)의 상단에 안착되어 상기 다이(40)의 상부 평탄면으로부터 상측으로 이격됨으로 이해함이 바람직하다.
그리고, 도 4 및 도 5를 참조하면, 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 이용한 저항요소 용접용 리벳의 결합방법은, 상기 펀치부(50)가 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)을 하향 가압하여 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 관통 삽입되며, 상기 스크랩(1c)이 상기 펀칭안내홀(41)의 하측으로 배출되되, 상기 접촉팁(10)이 상기 펀칭안내홀(41)의 상측 내부로 이동되고, 상기 상부모재(1)가 하향 가압됨에 따라 변형되어 상기 버튼마크부(42)에 대향되는 위치의 상기 상부모재(1)의 하면에 상기 도피홈(1a)이 상향 함몰 형성됨과 동시에 상기 상부모재(1)가 상기 그루브돌기(21) 및 상기 밀착안내홈(22)에 밀착 형합되는 제2단계를 포함한다.
이때, 관통 삽입된 상기 접촉팁(10)은 상기 하부모재(2)의 상면에 용융 접합되도록 상기 상부모재(1)의 하측으로 노출 배치됨이 바람직하다.
또한, 상기 도피홈(1a)은 상기 버튼마크부(42)에 형합되는 형태로 상측으로 오목하게 형성됨이 바람직하다. 이와 동시에, 가압 변형된 상기 상부모재(1)가 상기 그루브돌기(21) 및 상기 밀착안내홈(22)에 밀착 형합됨이 바람직하다. 이때, 상기 헤드부(30)는 상기 펀치부(50)에 의해 하향 가압되어 상기 상부모재(1)의 상측에 가압되어 고정될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 저항요소 용접용 리벳 결합장치를 이용한 저항요소 용접용 리벳의 결합방법은, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 관통 삽입된 상기 상부모재(1)의 하부에 상기 상부모재(1)와 이종 재질로 구비되는 상기 하부모재(2)가 적층 배치되되, 상기 하부모재(2)의 상면과 상기 접촉팁(10)의 하면이 용융 접합되는 제3단계를 포함한다.
여기서, 상기 상부모재(1)에 압입된 상태의 저항요소 용접용 리벳(100A)이 별도로 구비되는 상기 저항용접장치(미도시)를 통해 상기 하부모재(2)에 저항 용접에 의해 용융 접합된다.
이때, 상기 상부모재(1)에 압입된 상태의 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 다이(40) 및 상기 펀치부(50)의 사이에서 분리되어 작업자에 의해 상기 저항용접장치(미도시)로 이송된 상태에서 상기 하부모재(2)의 상면과 상기 접촉팁(10)의 하면이 용융 접합되는 단계가 수행됨으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 접촉팁(10)이 상기 하부모재(2)의 상면에 용융 접합시, 용융된 접촉팁 및 하부모재의 일부가 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확산되어 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이의 틈으로 유동되되 상기 도피홈(1a)으로 수용되어 경화될 수 있다.
이처럼, 본 발명은 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)이 상기 상부모재(1)에 압입되면 상기 다이(40) 상부에 라운드지게 돌설된 상기 버튼마크부(42) 상단에 대향된 상기 상부모재(1)의 하면이 가압에 의해 소성 변형됨에 따라 상기 도피홈(1a)이 형성됨과 동시에 상기 몸체부(20)의 그루브돌기(21) 및 밀착안내홈(22)으로 안내되어 밀착 형합되므로 상호간의 이탈이 차단되며 접합력이 현저히 개선될 수 있다.
더불어, 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)의 접촉팁(10)이 상기 하부모재(2)의 상면에 용융 접합시, 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 확산되는 용융된 접촉팁(10) 및 하부모재(2)의 일부가 상기 도피홈(1a)으로 수용되어 경화되므로 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이의 유격 발생이 최소화되며 모재 간의 밀착력이 현저히 개선될 수 있다.
즉, 상기 접촉팁(10)이 상기 하부모재(2)에 용융 접합시, 상기 상부모재(1)와 상기 하부모재(2) 사이로 침투되는 용융물에 의한 유격 발생이 최소화되도록 이러한 용융물이 상기 도피홈(1a)으로 수용되므로 접합력이 개선됨과 동시에 모재 간의 밀착력이 현저히 개선될 수 있다. 이때, 상기 용융물은 상기 접촉팁(10) 및 상기 하부모재(2)의 일부가 용융되어 형성됨으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 몸체부(20)의 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 상기 그루브돌기(21)가 상하방향을 따라 복수개소 형성됨에 따라 가압 변형된 상기 상부모재(1)와의 접촉면적이 증가되고 인터락(interlock) 증대를 유도하여 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)의 상기 상부모재(1)로부터의 이탈이 안정적으로 차단될 수 있다.
또한, 상기 몸체부(20)가 하단부(20a)로부터 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성됨에 따라 상기 저항요소 용접용 리벳(100A)가 상기 상부모재(1)에 압입된 후 상측으로의 이탈이 차단되므로 상호간의 결합력이 현저히 개선될 수 있다.
이때, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
1: 상부모재 2: 하부모재
10: 접촉팁 20: 몸체부
21: 그루브돌기 22: 밀착안내홈
30: 헤드부 40: 다이
50: 펀치부 100A: 저항요소 용접용 리벳
100: 저항요소 용접용 리벳 결합장치

Claims (7)

  1. 상호간 이종 재질로 구비되어 상하방향을 따라 중첩 적층된 상부모재와 하부모재를 포함하는 모재의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재에 관통 삽입되며 상기 하부모재의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 돌출 형성되는 접촉팁;
    상기 접촉팁의 상단부에 일체로 연결된 하단부가 상기 접촉팁을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 상하방향을 따라 연장되되 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성되고, 외측면에 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 돌출 형성된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성되고, 상면에 평탄한 가압면부가 형성되는 헤드부를 포함하되,
    각 상기 그루브돌기는 상측으로 갈수록 크기가 연속적으로 증가되도록 설정되되, 각 상기 그루브돌기는 상기 몸체부의 외측면으로부터 상하방향 중앙으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 경사지게 돌출되어 반경방향 외측단에 뾰족한 형태의 첨단부가 각각 형성되며,
    각 상기 첨단부의 직경은 상기 몸체부의 하단부측 최대 직경 이하로 설정되며, 각 상기 첨단부는 상기 몸체부의 하단부보다 반경방향 내측으로 배치됨을 특징으로 하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체부의 외측면에는 상기 그루브돌기와 상기 헤드부 사이에 밀착안내홈이 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 함몰 형성되되,
    상기 밀착안내홈은 반경방향 내측으로 오목한 형상으로 라운드지게 함몰 형성됨을 특징으로 하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 몸체부의 하측에 배치되되, 중앙부에 상기 몸체부의 하단부측 최대 직경에 대응되는 내경을 갖도록 상하방향을 따라 펀칭안내홀이 관통 형성되고, 상기 펀칭안내홀의 상부 테두리측에 대응되는 상부에 상기 상부모재의 하면이 안착되도록 원주방향을 따라 위로 볼록한 형태로 라운드지게 돌설된 버튼마크부가 연장 형성되는 다이와,
    상기 헤드부의 직경에 대응되는 직경을 갖도록 구비되어 상기 헤드부의 상측에 배치되되, 상기 버튼마크부에 대향되는 위치의 상기 상부모재의 하면에 상기 상부모재가 가압 변형되며 도피홈이 상향 함몰 형성됨과 동시에 상기 상부모재가 상기 밀착안내홈에 밀착 형합되도록 선택적으로 승강되는 승강수단이 구비되는 펀치부를 더 포함함을 특징으로 하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치.
  7. 상호간 이종 재질로 구비되어 상하방향을 따라 중첩 적층된 상부모재와 하부모재를 포함하는 모재의 상측으로부터 하향 가압되되 상기 상부모재에 관통 삽입되며 상기 하부모재의 상면에 가압되며 용융 접합되도록 구비되는 접촉팁;
    상기 접촉팁의 상단부에 일체로 연결된 하단부가 상기 접촉팁을 초과하는 직경으로 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 형성되며, 상하방향을 따라 연장되되 상측으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 내측으로 연속적으로 협관되며 경사지게 형성되고, 외측면으로부터 상하방향 중앙으로 갈수록 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 경사지게 돌출되어 반경방향 외측단에 뾰족한 형태의 첨단부가 각각 형성되되 각 상기 첨단부의 직경이 하단부측 최대 직경 이하로 설정되며 각 상기 첨단부가 하단부보다 반경방향 내측으로 배치되도록 구비되며 상측으로 갈수록 크기가 연속적으로 증가되도록 설정된 그루브돌기가 상하방향을 따라 복수개소 형성되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상단부에 일체로 연결되되 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 단차지게 돌출 형성되고, 상면에 평탄한 가압면부가 형성되는 헤드부;
    상기 몸체부의 하측에 배치되되, 중앙부에 상기 몸체부의 하단부측 최대 직경에 대응되는 내경을 갖도록 상하방향을 따라 펀칭안내홀이 관통 형성되고, 상기 펀칭안내홀의 상부 테두리측에 대응되는 상부에 상기 상부모재의 하면이 안착되도록 원주방향을 따라 위로 볼록한 형태로 라운드지게 돌설된 버튼마크부가 연장 형성되는 다이; 및
    상기 헤드부의 직경에 대응되는 직경을 갖도록 구비되어 상기 헤드부의 상측에 배치되되, 상기 버튼마크부에 대향되는 위치의 상기 상부모재의 하면에 상기 상부모재가 가압 변형되며 도피홈이 상향 함몰 형성됨과 동시에 상기 상부모재가 상기 그루브돌기와 상기 헤드부 사이에 형성된 밀착안내홈에 밀착 형합되도록 선택적으로 승강되는 승강수단이 구비되는 펀치부를 포함하는 저항요소 용접용 리벳 결합장치.
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