KR102579210B1

KR102579210B1 - 고급 고강도 강판에 클린치 너트를 고정하기 위한 장치 및 방법 및 결과적인 조립체

Info

Publication number: KR102579210B1
Application number: KR1020197026688A
Authority: KR
Inventors: 마크 에이. 사보이; 필립 제이.아이. 모간
Original assignee: 유티카 엔터프라이지스 인코포레이티드
Priority date: 2017-03-03
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2023-09-15
Also published as: BR112019018170B1; EP3589433A1; KR20200003783A; JP2020508901A; EP3589433A4; CN110382133A; CA3052671A1; US20240017319A1; JP7094294B2; CN110382133B; WO2018160959A1; BR112019018170A2; US20180250734A1

Abstract

조립체(22)로서 클린치 너트(24)를 AHSS 시트(26)에 고정하기 위한 장치(20) 및 방법. 일 실시형태에서, 병렬 운동 기계(PKM)(88)는 순차적으로 작동을 수행하는 반면에, 다른 실시형태는 클린치 너트(24)를 AHSS 시트(26)에 부착하는 너트 램 조립체(112)를 포함하며, 추가적인 실시형태는 장치를 지지하는 C 프레임(114)을 포함하고, 상이한 위치에서 클린치 너트(24)를 AHSS 시트(26)에 순차적으로 부착하기 위해 C 프레임(114)이 로봇(130)에 의해 이동된다. 클린치 너트의 부착은 광-안전 방식으로 수행된다.

Description

고급 고강도 강판에 클린치 너트를 고정하기 위한 장치 및 방법 및 결과적인 조립체

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 2017년 3월 3일자로 출원된 미국 가출원 일련번호 제62/466,489호의 이익을 주장하며, 그 전체 개시물은 본원에 참고로 포함된다.

본 발명은 고급 고강도 강판에 클린치 너트(clinch nut)를 고정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이며, 또한 천공(pierce) 클린치 너트의 부착물 및 고급 고강도 강판의 결과적인 조립체에 관한 것이다.

Durandet 등의 미국 특허 제8,234,770호에 의해 개시된 바와 같이, 예열과 함께 자체-천공 리벳을 사용하여 알루미늄 및/또는 마그네슘 요소들을 기계적으로 접합하기 위해 레이저가 이전에 사용되었다.

금속 접합 가공에서 가열을 위한 레이저의 사용은 강렬한 레이저 빔으로부터의 산란 방사선이 조작자에게 피해를 유발하지 않도록 광-안전 방식으로 수행되어야 한다. 이전에는 조작자가 레이저 빔에 노출되지 않도록 사용 동안 조작자의 접근에 대비하여 보호되는 가공 스테이션에서 이러한 가공이 수행되었다.

본 발명의 목적은 고급 고강도 강판(이하에서 AHSS 시트라고도 지칭됨)에 클린치 너트를 고정하기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이다.

위의 목적을 수행함에 있어서, 장치는 AHSS 시트가 인접하게 위치되는 접합 조립체를 포함하며, 접합 조립체는 베이스, 및 AHSS 시트에 평행한 이동을 위해 베이스 상에 장착된 인덱싱(indexing) 부재를 포함하고, 인덱싱 부재는 AHSS 시트에 평행한 방향을 따라 서로 이격된 클린치 다이 및 가열 개구부를 갖는다. 작동기는, 이의 가열 개구부가 AHSS 시트의 작업 위치에 위치된 가열 위치와 이의 클린치 다이가 AHSS 시트의 작업 위치에 위치된 접합 위치 사이에서 인덱싱 부재를 이동시킨다. 레이저 조립체는 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해 가열 위치에 있는 동안 인덱싱 부재의 가열 개구부를 통해 레이저 빔을 발사한다. 또한, 장치는 나사형 구멍을 각각 갖는 클린치 너트가 공급되는 너트 램(nut ram)을 포함하며, 나사형 파스너가 AHSS 시트에 연결될 수 있도록 AHSS 시트의 가열된 작업 위치에서 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착하기 위해 인덱싱 부재가 접합 위치에 있는 경우 너트 램이 클린치 다이와 정렬된다. 장치의 제어기는 접합 조립체 및 너트 램을 작동시키도록 구성된다.

개시된 바와 같이, 접합 조립체는 레이저 조립체가 위치된 광-안전 챔버를 한정하는 인클로저를 포함한다. 레이저 조립체는 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해, 인클로저의 베이스의 구멍을 통해 그리고 이어서 인덱싱 부재가 가열 위치에 있는 동안 인덱싱 부재의 가열 개구부를 통해 레이저 빔을 발사한다. 장치의 검출기 조립체는, 인덱싱 부재가 이의 가열 위치에 위치될 때 AHSS 시트가 이의 가열 개구부 둘레의 인덱싱 부재와 광-안전 접촉되는 경우에만 레이저 조립체의 작동을 허용하도록 제어기에 의해 작동된다. 검출기 조립체는 챔버에 가압 가스를 제공하기 위한 가압 가스 소스를 포함하며, AHSS 시트가 이의 가열 개구부 둘레의 인덱싱 부재와 광-안전 접촉되는지 여부를 검출하도록 소스로부터 챔버를 통하는 가스 유량을 검출하기 위한 검출기를 또한 포함한다.

장치는 AHSS 시트에 부착하기 위해 천공 클린치 너트를 너트 램에 공급할 수 있다.

개시된 접합 조립체는, 가열 위치와 접합 위치 사이에서 작동기에 의한 직선 운동을 위해 인클로저의 베이스 상에 인덱싱 부재를 장착시키는 활사면(slideway); 또는 가열 위치와 접합 위치 사이에서 작동기에 의한 피벗 운동을 위해 인클로저의 베이스 상에 인덱싱 부재를 장착시키는 피벗 연결부 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 장치는 AHSS 시트의 작업 위치에서 시트의 위 또는 아래로부터 AHSS 시트의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 개시한다.

장치의 일 실시형태는, 서로 이격되어 제어기에 의해 작동되는 복수의 접합 조립체; 및 제어기에 의해 작동되는 병렬 운동 기계(PKM)를 포함하며, 병렬 운동 기계(PKM)는, 제1 지지체; 서로를 향하여 수렴하는 방식으로 제1 지지체로부터 멀어지게 연장되어 장착되는 3개의 연장 가능하고 수축 가능한 버팀대를 갖는 삼각대; AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 클린치 다이와 정렬되는 너트 램을 장착하도록 제1 지지체로부터 이격된 3개의 버팀대에 의해 장착된 제2 지지체; 및 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 접합 조립체와 연동하도록 서로 수직인 수평 방향들로의 이동을 위해 PKM을 장착하는 수직 레일을 포함한다.

장치의 다른 실시형태는 바닥, 및 바닥 위로 이격된 상부 빔을 갖는 골조 구조물(framework)을 포함하며, 접합 조립체 및 너트 램은 골조 구조물의 상부 빔과 바닥 사이에서 위치되어 작동된다. 개시된 바와 같은 실시형태의 접합 조립체는 AHSS 시트 아래의 바닥 상에 지지되고, 너트 램은 AHSS 시트 위의 골조 구조물의 상부 빔에 의해 지지된다. 또한, 이러한 실시형태는, 서로 이격되게 바닥 상에 장착되어 제어기에 의해 작동되는 복수의 접합 조립체를 포함할 수 있을 뿐만 아니라, 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 접합 조립체와 연동하도록 제어기의 작동에 따라 복수의 너트 램을 장착하는 너트 램 조립체를 포함할 수 있다.

장치의 추가적인 실시형태는, 접합 조립체를 지지하는 일 단부를 갖고, AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 클린치 다이와 연동되는 너트 램 조립체를 지지하는 다른 단부를 갖는 C 프레임; 및 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 동시에 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 C 프레임을 이동시키는 로봇을 포함한다.

본 발명의 다른 목적은 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이다.

직전의 목적을 수행함에 있어서, 방법은, AHSS 시트에 평행한 방향을 따라 서로 이격된 클린치 다이 및 가열 개구부를 갖고 AHSS 시트에 평행하게 이동 가능한 인덱싱 부재를 포함하는 접합 조립체와 인접하게 AHSS 시트를 위치시킴으로써 수행된다. AHSS 시트의 작업 위치를 가열하기 위해 이의 가열 위치에서 인덱싱 부재의 가열 개구부를 통해 레이저 빔이 발사되고, 그 다음 인덱싱 부재는 이의 클린치 다이가 AHSS 시트의 작업 위치와 정렬되는 접합 위치로 AHSS 시트와 평행하게 이동된다. 제어기는, 나사형 파스너가 AHSS 시트에 연결될 수 있도록 이의 작업 위치에서 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착하기 위해 인덱싱 부재가 접합 위치에 있는 경우 클린치 다이와 연동되도록 나사형 개구부를 각각 갖는 클린치 너트가 공급되는 너트 램을 작동시킨다.

개시된 바와 같이, 레이저 빔은 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해, 챔버의 개구부를 통해 그리고 이어서 가열 위치에 있는 동안 인덱싱 부재의 가열 개구부를 통해 광-안전 챔버 내에서부터 발사된다. 레이저 빔 발사는, AHSS 시트의 존재가 검출되어 광-안전 접촉을 통해 이의 가열 개구부 둘레의 인덱싱 부재의 가열 개구부를 폐쇄시키는 경우에만 제어기에 의해 허용된다.

개시된 방법은, AHSS 시트가 이의 가열 개구부의 둘레에서 광-안전 범위로 인덱싱 부재와 접촉되고 있는지 여부를 검출하여 제어기에 의해 레이저 빔의 작동을 제어하기 위해 감지되는 광-안전 챔버를 통하는 가압 가스 유량을 감지하며, 천공 클린치 너트가 너트 램에 공급된다.

일 작동 모드에서, 인덱싱 부재는 가열 위치와 접합 위치 사이에서 직선 방식으로 이동되며, 다른 작동 모드에서, 인덱싱 부재는 가열 위치와 접합 위치 사이에서 피벗식으로 이동된다.

또한, 방법은 이의 작업 위치에서 AHSS 시트의 위 또는 아래로부터 AHSS 시트의 온도를 감지하는 것을 개시한다.

방법의 일 실시예에서, 제어기는 서로 이격된 복수의 접합 조립체를 작동시키며, 병렬 운동 기계(PKM)를 또한 작동시키고, 각각의 접합 조립체는, 제1 지지체; 서로를 향하여 수렴하는 방식으로 제1 지지체로부터 멀어지게 연장되어 장착되는 3개의 연장 가능하고 수축 가능한 버팀대를 갖는 삼각대; 및 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 클린치 다이와 연동되는 너트 램을 장착하도록 제1 지지체로부터 이격된 3개의 버팀대에 의해 장착된 제2 지지체를 포함하며, 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 접합 조립체와 연동하도록 제어기의 이의 작동에 따라 서로 수직인 수평 방향들로의 이동을 위해 수직 레일이 PKM을 장착한다.

방법의 다른 실시예에서, 접합 조립체 및 너트 램은 바닥 상에 장착된 골조 구조물의 상부 빔과 바닥 사이에서 작동된다. 이러한 방법의 실시예는 AHSS 시트의 아래에서 작동되는 접합 조립체, 및 AHSS 시트의 위에서 작동되는 너트 램으로 개시된다. 또한, 이러한 방법의 실시예는 서로 이격되게 바닥 상에 장착된 복수의 접합 조립체를 사용할 수 있으며, 너트 램 조립체는 복수의 너트 램을 장착하고, 제어기의 작동에 따라 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 동시에 제공하기 위해 제어기와 연동된다.

방법의 추가적인 실시예에서, C 프레임의 일 단부는 접합 조립체를 지지하며, C 프레임의 다른 단부는 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 클린치 다이와 연동되는 너트 램을 지지하고, 로봇은 상이한 위치에서 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 제어기의 작동에 따라 C 프레임을 이동시킨다.

본 발명의 추가적인 목적은, AHSS 시트; 및 나사형 구멍이 다른 구성 요소를 AHSS 시트에 부착하기 위한 나사형 파스너를 수용할 수 있도록, 클린치 인터로크에 의해 부착이 제공되는 AHSS 시트를 통하여 이에 의해 천공된 구멍에서 AHSS 시트에 부착되는 나사형 구멍을 갖는 천공 클린치 너트를 포함하는 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 참조된 도면과 관련하여 고려될 때 바람직한 실시형태의 이하의 상세한 설명으로부터 용이하게 명백해진다.

도 1은 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착하기 위한 본 발명의 방법을 수행하도록 본 발명에 따라 구성된 장치의 일 실시형태의 다소 개략적인 정면도이다.
도 2는 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착하기 위한 본 발명의 방법을 수행하도록 본 발명에 따라 구성된 장치의 다른 실시형태의 다소 개략적인 정면도이다.
도 3은 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착하기 위한 본 발명의 방법을 수행하도록 본 발명에 따라 구성된 장치의 추가적인 실시형태의 다소 개략적인 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따라 AHSS 시트에 연결된 천공 클린치 너트의 조립체를 통하는 단면도이다.
도 5는 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해 이의 가열 위치에서 인덱싱 부재의 가열 개구부를 통해 레이저 빔을 발사하기 위한 레이저 조립체를 포함하는 일 실시형태의 장치의 접합 조립체를 통하여 취해진 다소의 단면도이다.
도 6은 인덱싱 부재가 작동기에 의해 가열 위치로부터 클린치 다이가 위치된 접합 위치로 이동된 후의 도 5와 유사한 부분도이다.
도 7 및 도 8은 인덱싱 부재의 이동 및 작동기의 작동에 의해 이의 가열 위치와 접합 위치 사이에서 직선 방식으로 이동되는 인덱싱 부재를 도시하기 위해, 도 5 및 도 6의 7-7 및 8-8 라인의 방향을 따라 각각 취해진 평면도이다.
도 9 및 도 10은 도 7 및 도 8과 유사하지만, 개략적으로 나타낸 이의 작동기에 의해 이의 가열 위치와 접합 위치 사이에서 피벗식으로 이동되는 인덱싱 부재를 갖는 다른 실시형태의 평면도이다.
도 11은 도 3에 도시된 장치 실시형태의 확대된 부분도이다.
도 12는 도 11의 12-12 라인의 방향을 따라 취해진 평면도로서, 도 9의 개략도와 일치하는 이의 가열 위치의 인덱싱 부재를 도시한다.
도 13은 이의 접합 조립체를 도시하기 위해 도 11에 도시된 장치의 일부분의 확대도이다.
도 14는 도 13에 도시된 접합 조립체의 사시도이다.
도 15는 천공 클린치 너트 없이 도시된 장치의 너트 램의 사시도이다.
도 16은 장치의 너트 램의 사시도이며, 천공 클린치 너트를 지지하는 것으로 도시된다.
도 17은 인덱싱 부재의 클린치 다이와 연동하여 AHSS 시트에 천공 및 클린칭하기 위해 준비되는 클린치 너트를 지지하는 너트 램의 단면 사시도이다.
도 18은 천공 및 클린칭 작동의 추가적인 단계에서의 도 17과 유사한 사시도이다.
도 19는 천공 및 클린칭이 완료된 후의 도 18과 유사한 사시도이다.
도 20은 장치의 제어기를 사용하여 수행되는 작동 방법을 도시하는 흐름도이다.

필요에 따라, 본 발명의 상세한 실시형태 및 최신의 모드가 본원에 개시된다; 그러나, 개시된 실시형태 및 작동 모드는 다양하고 대안적인 형태 및 모드로 구현될 수 있는 본 발명의 예시적인 것일 뿐이라는 점을 이해해야 한다. 도면은 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니며, 일부 특징부는 특정 구성 요소의 세부 사항을 도시하기 위해 과장되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 본원에 개시된 구체적인 구조 및 기능 세부 사항은 제한적인 것으로 해석되어서는 안되며, 단지 본 발명을 다양하게 사용하도록 당업자에게 교시하기 위한 대표적인 기초로서 해석되어야 한다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 연장된 천공 형태(132) 및 이를 관통하는 나사형 구멍(25)을 가지며, 이하에서 설명되는 바와 같은 클린치 인터로크에 의해 도 4에 도시된 바와 같은 AHSS 시트(26)에 고정되는, 천공 클린치 너트(24)의 조립체(22)를 제공하기 위한 본 발명의 방법을 제공하기 위해 본 발명에 따라 구성된 장치(20)의 3가지 상이한 실시형태가 도시된다. 본 발명의 장치 및 방법 모두는 본 발명의 상이한 양태들의 이해를 원활하게 하기 위해 통합된 방식으로 설명될 것이다. 또한, AHSS 시트(26)는 적어도 700 메가 파스칼 이상의 인장 강도를 갖는다. 그러한 AHSS는 필러 및 루프 헤더와 같은 구조적 구성 요소의 차체-인-화이트(vehicle body-in-white) 조립체에 사용하기 위해 특히 유용하다. 이는 이러한 차량의 구조적 구성 요소가 비교적 얇은 게이지를 가질 수 있도록 하고, 이에 따라 차량 에너지 효율을 향상시키고 개선된 탑승자 안전성을 제공하는 경량 구조를 가질 수 있게 한다. 극단적인 경도 및 신장율의 부족(즉, 약 9% 미만)으로 인해, AHSS 시트는 일반적으로 종래의 기계적 접합 방법을 사용해서는 가공 가능하지 않다.

도 1 내지 도 3에 도시된 실시형태의 장치(20)는, 이에 대한 사람의 접근이 방지되지 않는 한, 관련된 레이저 가열의 작동이 수행될 수 없도록 제어될 수 있는 광-안전 작업 스테이션(28) 내에 있는 것으로 각각 개시된다. 그러나, 작업 스테이션(28)은 이하에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같이, 작동 동안 이에 대한 사람의 접근이 허용될 수 있도록 구성될 수 있다. 도 1, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 실시형태의 장치(20)는, 이들 모두가 본 출원의 목적을 위해 참조번호 30과 관련하여 커버되는 "바닥", "공장 바닥", "받침대" 또는 "바닥 받침대"와 같은 수평 지지체(30) 상에 각각 장착된다. 도 1, 도 2 및 도 3에 각각 도시된 상이한 실시형태의 장치(20)는 보다 구체적으로 20a, 20b 및 20c로서 식별되고 단독으로 또는 조합으로 작동될 수 있으며, 이는 이의 나사형 구멍(25)에 의해 수용된 나사형 볼트, 나사형 스터드 등과 같은 나사형 파스너를 사용하여 다른 구성 요소를 AHSS 시트에 원활하게 연결하기 위해, 하나 이상의 클린치 너트(24)가 AHSS 시트(26)에 고정되는 도 4에 도시된 조립체(22)를 제공하는 경우에서 설명될 것이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 각각의 작업 스테이션(28)은 적어도 하나의 접합 조립체(32)를 포함하며, 복수의 접합 조립체는 도 1 및 도 2의 실시형태(20a 및 20b)의 일부이고, 단지 하나의 접합 조립체는 도 3에 도시된 장치(20c)의 실시형태로 이루어진다. 각각의 실시형태의 장치는 베이스(34), 및 AHSS 시트(26)에 평행한 이동을 위해 베이스 상에 장착된 인덱싱 부재(36)를 포함한다. 인덱싱 부재는 가열 개구부(38)가 위치된 가열 위치와 클린치 다이(40)가 AHSS 시트(26)에 평행한 방향을 따라 서로 이격된 접합 위치 사이에서 이동한다. 작동기(42)는, 이의 가열 개구부(38)가 AHSS 시트(26)의 작업 위치(44)와 정렬되는 도 5, 도 7 및 도 9에 도시된 가열 위치와 인덱싱 부재 내에 위치된 클린치 다이(40)가 작업 위치(44)와 정렬되는 도 6, 도 8 및 도 10에 도시된 접합 위치 사이에서 인덱싱 부재(36)를 이동시킨다.

각각의 실시형태의 레이저 조립체(48)는 AHSS 시트(26)의 가열을 제공하기 위해 가열 위치에 있는 동안 인덱스 부재(36)의 가열 개구부(38)를 통해 도 5에 도시된 바와 같이 레이저 빔(50)을 발사한다. 이러한 가열은 AHSS 시트(26)의 가열된 작업 위치(44)를 더 연성이 되게 함으로써, 구멍을 천공할 수 있게 하고 클린치 너트를 AHSS 시트에 부착할 수 있게 한다. 각각의 실시형태의 장치(20)는 천공 클린치 너트(24)가 주기적으로 공급되는 너트 램(52)을 포함하며, 너트 램(52)은 각각의 클린치 너트를 AHSS 시트(26)에 부착하기 위해 서로를 향하는 이동에 의해 클린치 다이(40)와 연동됨으로써, 앞서 설명된 바와 같은 나사형 파스너가 AHSS 시트에 연결될 수 있도록, 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같이 AHSS 시트의 가열된 작업 위치(44)에 이를 클린칭시킨다.

도 1 내지 도 3에 도시된 각각의 실시형태의 장치(20)는, 도 4에 도시된 조립체(22)로서 AHSS 시트(26)와 클린치 너트(24)의 부착을 제공하기 위해, 접합 조립체(32)와 너트 램(52) 및 장치의 임의의 다른 필요한 구성 요소를 작동시키는 제어기(54)를 포함한다.

도 5에 가장 잘 도시되고 도 13에 어느 정도 도시된 바와 같이, 각각의 실시형태의 개시된 장치에는 베이스(34)에 의해 부분적으로 한정된 광-안전 챔버(58)를 한정하는 인클로저(56)를 포함하는 이의 접합 조립체(32)가 제공된다. 레이저 조립체(48)는 AHSS 시트(26)의 작업 위치(44)의 가열을 제공하기 위해 인덱싱 부재(36)가 가열 위치에 있는 동안, 베이스(34)의 개구부(60)를 통해서 뿐만 아니라, 인덱싱 부재(36)의 가열 개구부(38)를 통해서 레이저 빔(50)을 발사한다. 도 5에 도시된 바와 같이 베이스(34) 상의 인덱스 부재(36)와의 AHSS 시트의 장착은 광-안전 챔버로부터 과도한 방사선 방출이 빠져나가는 것을 방지하도록 광-안전하다. 또한, AHSS 시트(26)가 이의 가열 개구부(38) 둘레의 인덱싱 부재(36)와 광-안전 접촉되는 경우에만 레이저 조립체(48)의 작동을 허용하도록 제어기(54)에 의해 검출기 조립체(62)가 작동된다. 따라서, 이 경우, 장치가 설명된 바와 같은 클린치 너트 부착을 수행하고 있는 경우에도, 조작자가 레이저 빔으로부터 임의의 유해한 산란 방사선을 받지 않으면서, 조작자가 임의의 필요한 작업, 수리 또는 유지 보수 기능을 위해 작업 스테이션(28)에 안전하게 접근할 수 있다.

도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 실시형태의 접합 조립체(32)는, 접합 조립체의 광-안전 챔버(58)에 가압 가스를 제공하기 위한 소스(64)를 포함할 뿐만 아니라 센서들(66 및 68)을 포함하는 이의 검출 조립체(62)를 가지며, 센서들(66 및 68) 사이에 검출기(70)가 위치됨으로써, 레이저가 활성화되는 경우 레이저 빔(50)으로부터 레이저 조립체(48)를 보호하는 신호를 제어기(54)에 제공하기 위해, AHSS 시트(26)와 이의 가열 개구부(38) 둘레의 인덱싱 부재의 광-안전 접촉이 없음을 나타내는 센서들 사이의 미리 결정된 가스 이동을 검출한다. 레이저는 레이저 발생기(72)로부터 시준기(74)로 공급되어, 앞서 설명된 바와 같이 베이스 개구부(60) 및 인덱싱 부재의 가열 개구부(38)를 통해 AHSS 시트(26)의 작업 위치(44)로 레이저 빔(50)을 발사한다.

장치 및 방법에 의해 부착되는 클린치 너트는 이하에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같이, AHSS 시트(26)를 천공하여 AHSS 시트(26)와의 인터로크 연결부를 형성하는 천공 클린치 너트(24)로서 개시되며, 레이저 가열은 구멍을 천공할 수 있게 하여 클린치 너트를 부착할 수 있도록 하기에 충분한 연성을 AHSS 시트(26)에 제공한다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 접합 조립체(32)는, 인덱싱 부재에 직접 연결되거나 인덱싱 부재와의 연동 장치를 통해 연결된 공기 실린더 또는 솔레노이드와 같은 임의의 적합한 유형일 수 있는 작동기(42)의 작동에 따라, 도 7에 도시된 이의 가열 위치와 도 8에 도시된 이의 접합 위치 사이에서, 위에서 설명된 바와 같은 광-안전 방식으로 직선 운동을 위해 베이스(34) 상의 인덱싱 부재(36)를 지지하는 활사면(76)을 포함한다.

또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 접합 조립체(32)는 도 9의 이의 가열 위치와 도 10의 이의 접합 위치 사이에서, 위에서 설명된 바와 같은 광-안전 방식으로 피벗 운동을 위한 피벗 연결부(78)에 의해 베이스(34) 상에 지지된 이의 인덱싱 부재(36)를 갖는 것이 가능하다. 또한, 도 9 및 도 10에도 도시된 바와 같이, 인덱싱 부재는, 마모로 인해 클린치 다이(40)가 교체될 수 있도록 하거나 또는 수행 중인 작업의 생산에 필요한 클린치 다이의 구성을 위해 사용되는 클린치 너트의 유형을 교환하기 위한 다이 인서트(80)를 포함할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 접합 조립체는 인덱싱 부재(36)의 가열 개구부(38)를 통해 AHSS 시트의 상부측 또는 하부측 중 어느 하나로부터 AHSS 시트(26)의 작업 위치(44)의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(82)를 포함한다. 이러한 온도 감지는 실행 중인 임의의 생산 작업을 수행하기 위한 가열 범위를 결정하는 데 사용될 수 있다. 그 구조 및 작동이 후술되는 도 13의 실시형태에 도시된 바와 같이, 온도 센서(82)는 접합 조립체(32)의 인덱싱 부재로부터 멀어지게 향하는 그 측면 상에서 작업 위치(44)의 온도를 위에서부터 감지하는 것이 또한 가능하다. 어느 하나의 실시형태에서, 감지된 온도에 대해, 그러한 제어가 허용되는 경우, 제어기(54)의 작동에 의해 레이저 가열의 범위를 제어하는 것이 또한 가능하다.

도 1을 참조하면, 실시형태의 장치(20a)는 공장 바닥에 의해 제공된 수평 지지체(30) 상에 장착된 복수의 접합 조립체(32)를 포함한다. 장치(20a)에 의해 제공되는 레이저 가열은 이하에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같이, AHSS 시트와 클린치 너트의 기계적 접합을 제공하기 위해 AHSS 시트(26)를 가열한다. 레이저 발생기(72)는 복수의 접합 조립체(32)와 각각 정렬된 복수의 작업 위치에서 가열을 선택적으로 제공하기 위해, 빔 스플리터 공급 광섬유 케이블(86)을 통하여 레이저 시준기(도 5에서 74로서 식별됨)에 레이저를 공급한다.

또한, 도 1에 도시된 장치(20a)는, 지지체가 제공되는 상부 빔(97)을 갖고 공장 바닥(30) 상에 자체 지지되는 골조 구조물(96) 상에서 서로에 대해 수직 방향들로 연장되는 수평 레일들(92 및 94) 상의 개략적으로 도시된 캐리지 지지 라이저(riser)(90)에 의해 장착되는 병렬 운동 기계(PKM으로 지칭됨)(88)를 포함한다. PKM(88)은 구멍을 천공하여 클린치 너트를 AHSS 시트에 클린칭함으로써 접합을 제공하기 위해 접합 조립체(32)의 클린치 다이(40)(도 17 내지 도 19)와 연동되는 너트 램(52)을 지지하며, 연장 및 수축에 의한 PKM의 버팀대의 작동이 너트 램(52)을 이동시켜서 클린치 너트 부착을 제공하는 동안, 너트 램(52)은 레일들(92 및 94)을 따라 서로 수직인 수평 방향들로 상이한 작업 위치로 이동 가능하다. 또한, 너트 램(52)은 접합 작업을 위한 천공 클린치 너트(24)를 주기적으로 공급한다. 라이저(90) 상에 도시된 공급기(98)는 천공 클린치 너트(24)를 너트 램(52)에 주기적으로 공급하고, "차체 패널 및 클린치 너트 부착을 위한 프로그램 가능한 장치 및 방법"이라는 명칭의 Mark A. Savoy 등의 미국 특허 제7,100,260호, 또는 "차체 시트 금속 클린치 너트 공급기"라는 명칭의 Phillip J. I. Morgan의 미국 특허 제7,398,896호에 의해 개시된 공급기와 같은 임의의 통상적인 유형일 수 있으며, 이들 2개의 특허의 전체 개시물은 본원에 참조로 포함된다. 이러한 천공 클린치 너트 공급은 너트 램(52)의 위치설정 정지부(101)와 접촉되게 그리고 스프링 핑거들(100) 사이에 유지되는 것으로 도 15 및 도 16에 도시된다.

도 1을 계속 참조하면, PKM(88)의 라이저(90)는 제어기(54)의 작동에 따라 선택된 위치로 수직 레일(92 및 94)에 의한 수직 방향으로의 이동을 위해 지지된 캐리지(104)에 이의 제1 지지체(102)를 연결한다. PKM(88)의 연장 가능하고 수축 가능한 버팀대(106)는 제1 지지체(102)로부터 제2 지지체(108)로 돌출함으로써, 앞서 설명된 바와 같이 접합 조립체(32)와 연동하여 임의의 필요한 배향으로의 작동을 허용하는 회전 및 각도 위치 설정을 위해, 너트 램(52)을 장착하는 제2 지지체를 삼각대(110) 장치에 제공한다. 버팀대(106)는 그 전체 개시물이 본원에 참조로 포함되는 "금속 시트를 접합하기 위한 작업 스테이션 및 방법"이라는 명칭으로 Mark A. Savoy 등에 의해 2016년 9월 15일자로 공개된 미국 특허 출원 공개번호 제2016/0263641호에 의해 개시된 바와 같은 임의의 적합한 방식으로 연장 가능하고 수축 가능할 수 있다. 보다 구체적으로는, 버팀대(106)는 롤러 스크류로 각각 구현될 수 있으며, 롤러 스크류는, PKM의 제1 지지체(102)에 피벗식으로 연결된 상부 단부 및 제2 지지체(108)에 피벗식으로 연결된 하부 단부; 신장형 스크류; 플래닛 캐리어를 포함하는 너트; 및 인용된 출원에 개시된 바와 같이, 스크류와 너트 사이의 상대적 회전이 버팀대의 길이를 변화시키도록 스크류와 맞물리고 플래닛 캐리어 상에서 회전 가능한 복수의 나사형 롤러를 구비한다.

도 2를 참조하면, 실시형태의 장치(20b)는 공장 바닥(30) 상에 장착된 적어도 하나의 접합 조립체(32)를 포함한다. 단일 접합 조립체(32)를 통해, AHSS 시트(26)는 상이한 위치에서 클린치 너트 연결을 제공하기 위해 위치적으로 인덱싱된다. 또한, 도 1의 실시형태와 마찬가지로 본 실시형태는 케이블(86)을 통해 레이저 발생기(72)에 의해 공급되고 공장 바닥(30) 상에 장착되는 복수의 접합 조립체(32)를 구비하는 것이 가능하다. 이러한 접합 조립체(32)는 너트 공급기(98)를 각각 갖는 하나 또는 복수의 너트 램(52)을 지지하는 가압판(111)을 포함하는 너트 램 조립체(110)와 연동하여 제어기(54)에 의해 작동된다. 가압판(111)은 도 17 내지 도 19에 도시된 바와 같은 클린치 너트의 부착을 위한 천공 및 클린칭을 제공하기 위해 수직으로 이의 상부 빔(97)에서 골조 구조물(96) 상에 지지된 하나 또는 복수의 오퍼레이터(112)에 의해 수직으로 이동 가능하다. 단일 접합 조립체(32)가 있는 경우, 본 실시형태는 단일 너트 램(52)으로 한 번에 하나의 클린치 너트 천공을 수행한다. 그 다음, AHSS 시트(26)는 다른 위치에서 천공 클린치 너트 연결을 수행하기 위해 필요에 따라 수평으로 인덱싱될 수 있다. 또한, 복수의 접합 조립체(32)가 있는 경우, 본 실시형태는 순차적으로 구멍을 천공할 수 있으며, 각각의 접합 조립체에서 AHSS 시트(26)에 클린치 너트(24)를 클린칭할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 각각의 너트 램(52)은 오퍼레이터(112)에 의해 제공된 수직 이동에 대한 이들의 작동 각도를 제어하기 위해 캠에 의해 필요에 따라 가압판(111)에 대해 각을 이루어 작동될 수 있다.

도 3 및 도 11을 참조하면, 장치(20c)는 AHSS 시트(26)를 가열하기 위해 레이저 빔이 제공되는 접합 조립체(32)를 지지하는 일 단부(116)를 갖는 C 프레임(114)을 포함하며, C 프레임(114)은 너트 램(52)을 지지하는 다른 단부(118)를 갖는다. 보다 구체적으로는, C 프레임(114)의 하우징(120)은 레이저 시준기(74)를 지지하고, 도 13에 가장 잘 도시된 바와 같이, 하우징에 의해 한정된 광-안전 챔버(58) 내의 제1 미러(122)를 향해 시준기로부터 하향하게 발사되는 이의 레이저 빔(50)을 갖는다. 해당 제1 미러(122)는 인덱싱 부재(36)를 향해 상향하게 90도로 반사시키기 위해 제2 미러(124)를 향해 수평으로 90도 각도로 레이저 빔(50)을 반사시키며, 인덱싱 부재(36)는 이의 가열 위치와 이의 접합 위치 사이에서 피벗시킴으로써 도 9 및 도 10의 앞서 설명된 실시형태와 대체로 동일하게 기능한다. 본 실시형태에서 작동기(42)의 피스톤 연결 로드(126)의 연장 및 수축은 가열 위치와 접합 위치 사이에서 이동하도록 피벗 연결부(78)를 중심으로 인덱싱 부재(36)를 피벗시킨다.

도 11을 추가로 참조하면, 장치(22c)는 너트 램(52)을 수직으로 이동시키는 롤러 스크류(128)를 포함하며, 도 3에 도시된 로봇(130)은 C 프레임(114)을 지지하여 상이한 위치로 그리고 상이한 위치로부터 C 프레임(114)을 이동시킨다.

각각의 실시형태의 천공 클린칭 작동은 인덱싱 부재가 도 7에 도시된 접합 위치에 있는 동안 클린치 다이(40)가 인덱싱 부재(36)에 위치된 상태로 도 17에 도시된 바와 같이 시작된다. 이러한 위치에 있는 동안, 인덱싱 부재(36)에 장착된 클린치 다이(40)가 개구부(60)를 커버하고 있기 때문에, 챔버(58)가 광-안전 상태로 유지된다. 그 다음, 인덱싱 부재는 AHSS 시트가 레이저 빔에 의해 가열될 수 있도록 가열 위치로 이동한다. 도 17에 도시된 바와 같은 너트 램(52)의 작동은 클린치 너트(24)의 천공 형태(132)가 가열된 AHSS 시트(26)와 접촉되게 한다. 너트 램(52)의 지속적인 하향 운동은 도 18에 도시된 바와 같이, 천공된 구멍을 생성하도록 천공 형태(132)를 AHSS 시트 내로 이동시킨다. 천공된 슬러그는 클린치 다이(40)의 개구부를 통해 폐기된다. AHSS 시트에 구멍을 생성하는 것과 동시에, 너트 램(52)이 계속 하향함에 따라, 클린치 다이(40)의 개구부를 둘러싸는 가열된 AHSS 시트(26) 영역은 도 18에 도시된 바와 같이 클린치 너트(24)의 언더컷(129)으로 유동하기 시작한다. 너트 램(52)이 이의 하향 운동의 종단에 도달함에 따라, AHSS 시트(26)가 언더컷으로 계속 유동하여 인터로크(133)를 생성하며, 언더컷(129)의 영역을 완전히 채우고, 도 4 및 도 19에 도시된 바와 같이 클린치 너트(24)를 AHSS 시트(26)에 견고하게 부착시킨다. 그 다음, 램(52)은 사이클이 자체 반복된 후에 이의 시작 위치로 상향하게 이동된다.

천공 형태(132)는 원형, 정사각형, 장방형 또는 굴곡형과 같은 구성일 수 있음을 이해해야 한다.

본 발명이 특히 유용한 차체 조립 동안, 클린치 너트(24)가 부착되는 AHSS 시트(26)는 일반적으로 0.7 내지 2 밀리미터의 두께를 가지며, 대략 500℃ 내지 825℃의 온도로 가열된다. 가열 시간은 두께에 좌우되지만 일반적으로 약 0.5 내지 1.5 초이며, 인덱싱 시간은 약 0.1 내지 0.3 초이고, 클린치의 부착을 수행하는 시간은 약 1.2 내지 2.2 초이며, 레이저는 상술한 바와 같이 이러한 기능을 수행할 수 있는 임의의 유형의 레이저이다. 또한, 조작자가 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같은 스테이션(28) 내에 위치되더라도, 설명된 바와 같이 레이저 빔으로부터의 산란 방사선의 봉쇄로 인해 작동은 광-안전할 것이다. 또한, 사용되는 레이저는 광섬유 레이저 또는 다이오드 레이저일 수 있다. 또한, 레이저 가열 및 기계적 접합 동안, 임의의 적합하지만 도시되지 않은 클램핑 등이 작동을 위해 AHSS 시트(26)를 위치시키기 위해 사용될 수 있다.

도 1 내지 도 3과 관련하여 위에서 도시되고 설명된 제어기(54)는 도 20의 흐름도(134)로 도시된 작동을 제공하도록 구성된다. 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 작동은 인덱싱 부재가 가열 위치로 이동되는 단계(136)로 시작되고, 레이저가 AHSS 시트의 작업 위치의 광-안전 가열을 제공하는 단계(138)로 계속된다. 그 다음, 단계(140)로 도시된 바와 같은 접합 위치로의 인덱싱 부재의 후속적인 이동 후에, 클린치 너트를 AHSS 시트에 연결하기 위한 단계(142)의 너트 램 및 다이 작동이 후속된다.

예시적인 실시형태가 위에서 설명되었지만, 이들 실시형태가 본 발명의 모든 가능한 형태를 설명하도록 의도된 것은 아니다. 오히려, 본 명세서에서 사용된 단어는 제한이 아니라 설명의 단어이며, 본 발명의 사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해한다. 추가적으로, 다양한 구현 실시형태의 특징들은 본 발명의 추가적인 실시형태를 형성하기 위해 결합될 수 있다.

Claims

클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치로서,
상기 AHSS 시트가 인접하게 위치된 접합 조립체로서, 상기 접합 조립체는 베이스, 및 상기 AHSS 시트에 평행한 이동을 위해 상기 베이스 상에 장착된 인덱싱 부재를 포함하고, 상기 인덱싱 부재는 상기 AHSS 시트에 평행한 방향을 따라 서로 이격된 클린치 다이 및 가열 개구부를 갖는, 접합 조립체;
이의 가열 개구부가 상기 AHSS 시트의 작업 위치에 위치된 가열 위치와 이의 클린치 다이가 상기 AHSS 시트의 작업 위치에 위치된 접합 위치 사이에서 상기 인덱싱 부재를 이동시키는 작동기;
상기 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해 상기 가열 위치에 있는 동안 상기 인덱싱 부재의 상기 가열 개구부를 통해 레이저 빔을 발사하기 위한 레이저 조립체;
나사형 구멍을 각각 갖는 클린치 너트가 공급되는 너트 램으로서, 나사형 파스너가 상기 AHSS 시트에 연결될 수 있도록, 상기 AHSS 시트의 가열된 작업 위치에서 클린치 너트를 상기 AHSS 시트에 부착하기 위해 상기 인덱싱 부재가 상기 접합 위치에 있는 경우 상기 너트 램이 상기 클린치 다이와 정렬되는, 너트 램; 및
상기 접합 조립체 및 상기 너트 램을 작동시키도록 구성된 제어기를 포함하고,
상기 작동기는 상기 AHSS 시트의 가열된 작업 위치를 상기 클린치 너트에 인터로크하기 위하여 상기 인덱싱 부재를 상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 0.3초 이내에 이동시키는,
클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 접합 조립체는,
상기 베이스에 의해 부분적으로 한정된 광-안전 챔버를 한정하는 인클로저로서, 상기 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해 상기 가열 위치에 있는 동안, 상기 베이스의 개구부를 통해 그리고 이어서 상기 인덱싱 부재의 상기 가열 개구부를 통해 상기 광-안전 챔버에서 상기 레이저 조립체가 상기 레이저 빔을 발사하는, 인클로저; 및
상기 인덱싱 부재가 상기 가열 위치에 있을 때, 상기 AHSS 시트가 이의 가열 개구부 둘레의 상기 인덱싱 부재와 광-안전 접촉되는 경우에만 상기 레이저 조립체의 작동을 허용하도록 상기 제어기에 의해 작동되는 검출기 조립체를 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제2항에 있어서,
상기 검출기 조립체는 상기 챔버에 가압 가스를 제공하기 위한 가압 가스 소스를 포함하며, 상기 AHSS 시트가 이의 가열 개구부 둘레의 상기 인덱싱 부재와 광-안전 접촉되는지 여부를 검출하기 위해, 상기 소스로부터 상기 챔버를 통하는 가스 유량을 검출하기 위한 검출기를 더 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 AHSS 시트에 부착하기 위해 천공 클린치 너트가 상기 너트 램에 공급되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 상기 작동기에 의한 직선 운동을 위해 상기 베이스 상에 상기 인덱싱 부재를 장착하는 활사면; 또는
상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 상기 작동기에 의한 피벗 운동을 위해 상기 베이스 상에 상기 인덱싱 부재를 장착하는 피벗 연결부 중 어느 하나를 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 AHSS 시트의 작업 위치에서 상기 AHSS 시트의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 더 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
서로 이격되어 상기 제어기에 의해 작동되는 복수의 상기 접합 조립체; 및
상기 제어기에 의해 작동되는 병렬 운동 기계(PKM)를 포함하며,
상기 병렬 운동 기계(PKM)는,
제1 지지체;
서로를 향하여 수렴하는 방식으로 상기 제1 지지체로부터 멀어지게 연장되어 장착되는 3개의 연장 가능하고 수축 가능한 버팀대를 갖는 삼각대;
상기 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 상기 클린치 다이와 정렬되는 상기 너트 램을 장착하도록 상기 제1 지지체로부터 이격된 상기 3개의 버팀대에 의해 장착되는 제2 지지체; 및
상이한 위치에서 상기 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 접합 조립체와 연동하도록 서로 수직인 수평 방향들로의 이동을 위해 상기 PKM을 장착하는 수직 레일들을 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
바닥, 및 상기 바닥 위로 이격된 상부 빔을 갖는 골조 구조물을 포함하며,
상기 접합 조립체 및 너트 램은 상기 골조 구조물의 상부 빔과 상기 바닥 사이에서 위치되어 작동되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
상기 접합 조립체는 상기 AHSS 시트 아래의 상기 바닥 상에 지지되며, 상기 너트 램은 상기 AHSS 시트 위의 상기 골조 구조물의 상기 상부 빔에 의해 지지되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제8항에 있어서,
서로 이격되게 상기 바닥 상에 장착되어 상기 제어기에 의해 작동되는 복수의 상기 접합 조립체; 및
상이한 위치에서 상기 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 동시에 제공하기 위해 상기 접합 조립체와 연동하도록 상기 제어기의 작동에 따라 복수의 상기 너트 램을 장착하는 너트 램 조립체를 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 접합 조립체를 지지하는 일 단부를 갖고, 상기 AHSS 시트와 상기 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 상기 클린치 다이와 연동하는 상기 너트 램을 지지하는 다른 단부를 갖는 C 프레임; 및
상이한 위치에서 상기 AHSS 시트와 상기 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 상기 C 프레임을 이동시키는 로봇을 포함하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
제11항에 있어서,
상기 C 프레임은 상기 레이저 조립체를 지지하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 장치.
클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법으로서,
상기 AHSS 시트와 평행한 방향을 따라 서로 이격된 클린치 다이 및 가열 개구부를 갖고 상기 AHSS 시트와 평행하게 이동 가능한 인덱싱 부재를 포함하는 접합 조립체와 인접하게 AHSS 시트를 위치시키는 단계;
상기 AHSS 시트의 작업 위치를 가열하기 위해 이의 가열 위치에서 상기 인덱싱 부재의 상기 가열 개구부를 통해 레이저 빔을 발사하는 단계;
이의 클린치 다이가 상기 AHSS 시트의 작업 위치와 정렬된 접합 위치로 상기 인덱싱 부재를 상기 AHSS 시트와 평행하게 이동시키는 단계; 및
나사형 파스너가 상기 클린치 너트에 연결될 수 있도록 이의 가열된 작업 위치에서 클린치 너트를 상기 AHSS 시트에 부착하기 위해, 상기 인덱싱 부재가 상기 접합 위치에 있는 경우 상기 클린치 다이와 정렬되도록 나사형 개구부를 각각 갖는 클린치 너트가 공급되는 너트 램을 작동시키도록 제어기를 사용하는 단계를 포함하고,
상기 AHSS 시트의 가열된 작업 위치를 상기 클린치 너트에 인터로크하기 위하여 상기 인덱싱 부재를 상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 0.3초 이내에 이동시키는,
클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 레이저 빔은 상기 AHSS 시트의 작업 위치의 가열을 제공하기 위해, 챔버의 개구부를 통해 그리고 이어서 상기 가열 위치에 있는 동안 상기 인덱싱 부재의 상기 가열 개구부를 통해 광-안전 챔버 내에서부터 발사되며,
상기 AHSS 시트의 존재가 검출되어 광-안전 접촉을 통해 이의 가열 개구부 둘레의 상기 인덱싱 부재의 상기 가열 개구부를 폐쇄시키는 경우에만 상기 레이저 빔 발사가 상기 제어기에 의해 허용되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제14항에 있어서,
상기 AHSS 시트가 이의 가열 개구부 둘레에서 광-안전 범위로 상기 인덱싱 부재와 접촉되고 있는지 여부를 검출하여 상기 제어기에 의해 상기 레이저 빔의 작동을 제어하기 위해, 상기 광-안전 챔버를 통하는 가압 가스 유량이 감지되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
천공 클린치 너트가 상기 너트 램에 공급되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 인덱싱 부재는 상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 직선 방식으로 이동되거나 또는 상기 가열 위치와 상기 접합 위치 사이에서 피벗식으로 이동되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 AHSS 시트의 위 또는 아래로부터 이의 작업 위치에서 상기 AHSS 시트의 온도가 감지되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 제어기는 서로 이격된 복수의 상기 접합 조립체를 작동시키며, 상기 제어기는 병렬 운동 기계(PKM)를 또한 작동시키고,
상기 병렬 운동 기계(PKM)는,
제1 지지체;
서로를 향하여 수렴하는 방식으로 상기 제1 지지체로부터 멀어지게 연장되어 장착되는 3개의 연장 가능하고 수축 가능한 버팀대를 갖는 삼각대; 및
상기 AHSS 시트와 상기 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 상기 클린치 다이와 연동되는 상기 너트 램을 장착하도록 상기 제1 지지체로부터 이격된 상기 3개의 버팀대에 의해 장착되는 제2 지지체를 포함하며,
상이한 위치에서 상기 AHSS 시트와 천공 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 접합 조립체와 연동하도록 상기 제어기의 이의 작동에 따라 서로 수직인 수평 방향들로의 이동을 위해 수직 레일들이 상기 PKM을 장착하는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
상기 접합 조립체 및 상기 너트 램은 바닥과 상기 바닥 상에 장착된 골조 구조물의 상부 빔 사이에서 작동되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제18항에 있어서,
상기 접합 조립체는 상기 AHSS 시트의 아래에서 작동되며, 상기 너트 램은 상기 AHSS 시트의 위에서 작동되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제20항에 있어서,
상기 제어기는 서로 이격되게 상기 바닥 상에 장착된 복수의 상기 접합 조립체를 작동시키며,
너트 램 조립체는 복수의 상기 너트 램을 장착하고, 상기 제어기의 작동에 따라, 상이한 위치에서 상기 AHSS 시트와 천공 클린치 너트의 부착을 동시에 제공하기 위해 상기 접합 조립체와 연동되는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
제13항에 있어서,
C 프레임의 일 단부가 상기 접합 조립체를 지지하며, 상기 C 프레임의 다른 단부는 상기 AHSS 시트와 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 상기 클린치 다이와 연동되는 상기 너트 램을 지지하고,
상이한 위치에서 상기 AHSS 시트와 상기 클린치 너트의 부착을 제공하기 위해 상기 제어기의 작동에 따라 로봇이 상기 C 프레임을 이동시키는, 클린치 너트를 AHSS 시트에 고정하기 위한 방법.
조립체로서,
AHSS 시트;
클린치 인터로크에 의해 부착이 제공되는 상기 AHSS 시트를 통하여 이에 의해 천공된 구멍에 가열된 작업 위치에서 부착된 천공 클린치 너트;
상기 가열된 작업 위치를 생성하기 위한 레이저;
상기 가열된 작업 위치에서 개구부를 갖는 제어된 챔버; 및
상기 제어된 챔버로 유입되는 기류의 공급기, 및 상기 가열된 작업 위치에서 상기 개구부를 통하는 상기 기류를 감지하기 위한 수단을 포함하고,
상기 작업 위치에서 상기 개구부를 통하는 상기 기류는 상기 레이저를 작동시키는,
조립체.
제24항에 있어서,
상기 AHSS 시트는 적어도 700 메가파스칼의 인장 강도를 갖는, 조립체.
제25항에 있어서,
상기 AHSS 시트는 적어도 0.7 밀리미터의 두께를 갖는, 조립체.
제25항에 있어서,
상기 AHSS 시트는 0.7 내지 2 밀리미터의 두께를 갖는, 조립체.
제24항에 있어서,
상기 AHSS 시트는 상기 인터로크의 외부의 AHSS 시트와 동등한 상기 클린치 인터로크 내의 연성 및 가소성을 갖는, 조립체.
제24항에 있어서,
상기 천공 클린치 너트는 1.2 내지 2.2 초에서 상기 AHSS 시트에 부착되는, 조립체.
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