KR19990041350U - 표면처리 강판의 접합 장치 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 고안이 속한 기술분야.

본 고안은 표면처리 강판(Pre-Coated Steel Sheet)에 관한 것으로서, 특히 별도의 체결 부품이나 용접 방법을 이용하지 않고도 표면처리 강판을 피접합판에 접합시킬 수 있는 접합 장치에 관한 것이다.

나. 고안이 해결하려고 하는 기술적 과제.

본 고안의 목적은 별도의 체결품을 사용하거나 용접하지 않고도 표면처리 강판을 다른 강판에 접합시키기 위한 표면처리 강판의 접합 장치를 제공하는데 있다.

다. 고안의 해결방법의 요지.

본 고안은 표면처리 강판의 접합 장치에 있어서, 가동측 형판에 설치된 펀치 홀더와; 상기 펀치 홀더의 하면에서 돌출하며 단면이 원형인 로드부와, 상기 로드부의 하단면에서 돌출하며 로드부의 직경보다 작은 직경을 가지는 펀치 돌출부로 이루어진 펀치와; 고정측 형판에 설치된 다이와; 상기 다이에는 상기 펀치와 대향하는 위치에 다이 슬롯을 형성하고, 상기 다이 슬롯의 바닥면에서 돌출한 다이 돌출부를 포함하여 구성한 프레스 금형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

라. 고안의 중요한 용도.

본 고안은 표면처리 강판의 접합에 이용된다.

Description

표면처리 강판의 접합 장치

본 고안은 표면처리 강판(Pre-Coated Steel Sheet)의 접합 장치에 관한 것으로서, 특히 별도의 체결 부품이나 용접 방법을 이용하지 않고도 표면처리 강판을 피접합판에 접합시킬 수 있는 접합 장치에 관한 것이다.

근래 들어, 통신 및 가전 분야의 공업 제품에 이용되고 있는 표면처리 강판은 강판을 제조할 때 미리 비전도성 피막을 코팅함으로써 다양한 색상 및 패턴 구현을 가능하게 함은 물론, 이전에 강판으로 제품을 제작한 이후에 도장함으로써 발생하던 환경 오염 및 인체 유해 문제를 해결할 수 있어 그 이용이 증가하고 있는 추세이다.

한편, 표면처리 강판은 상술한 바와 같은 여러 장점이 있는 반면 다른 부품과의 접합성에 있어 큰 문제점을 안고 있다. 강판의 경우 서로 다른 강판을 접합하기 위해서 일반적으로 용접 방법을 사용하는데, 상기 표면처리 강판에 코팅된 비전도성 피막은 열변성에 대한 내열 온도가 용접 온도에 비해 극히 낮기 때문에 표면처리 강판의 손상없이 다른 강판이나 부품에 접합할 수 없다. 따라서, 상기 표면처리 강판을 다른 강판과 접합하기 위해서는 별도의 체결 부품인 리벳이나 스크류가 사용되어 왔다.

도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 리벳에 의해 두 개의 강판이 접합된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래 기술의 실시예에 따른 스크류에 의해 두 개의 강판이 접합된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 접합판 12와, 상기 접합판 12의 일측면상에 형성한 코팅층 14로 이루어진 표면처리 강판 10을 리벳 30을 이용하여 피접합판 20과 접합하기 위해서는, 먼저 표면처리 강판 10과 피접합판 20의 일정한 위치에 드릴 등을 이용하여 구멍을 뚫는다. 이어, 상기 구멍에 리벳 30의 리벳 몸통 34 부분을 삽입한 후, 반대편에 돌출한 리벳 몸통 34의 단부를 압착함으로써 표면처리 강판 10과 피접합판 20이 상호 접합된다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이 접합판 12와, 상기 접합판 12에 형성한 코팅층 14로 이루어진 표면처리 강판 10을 스크류 40을 이용하여 피접합판 20과 접합하기 위해서는, 표면처리 강판 10과 피접합판 20의 일정한 위치에 스크류홀을 형성한다. 이어, 상기 스크류홀에 스크류 40의 스크류 몸통 44 부분을 삽입한 후, 드라이버를 이용하여 스크류 머리 42 밑면이 표면처리 강판 10의 상면에 밀착할 때까지 상기 스크류 40을 회전시킴으로써 표면처리 강판 10이 피접합판 20에 접합된다.

그러나, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 리벳 30이나 스크류 40을 이용하여 표면처리 강판 10을 접합시킬 경우, 리벳 머리 32나 스크류 머리 42가 외부에 노출되고 만다. 이와 같이 표면처리 강판을 사용한 제품 외관에 리벳이나 스크류와 같은 다수개의 체결품이 돌출되어 있다면, 제품의 기능에 못지 않게 외관을 중요시하는 소비자의 기준을 고려해볼 때 제품의 경쟁력이 저하되는 결과를 초래할 뿐만 아니라, 체결품 소모에 따른 제조 원가 상승 및 체결품 체결에 따른 공정수의 증가 등의 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고안의 목적은 별도의 체결품을 사용하거나 용접하지 않고도 표면처리 강판을 다른 강판에 접합시키기 위한 표면처리 강판의 접합 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 표면처리 강판의 접합 장치에 있어서, 가동측 형판에 설치된 펀치 홀더와; 상기 펀치 홀더의 하면에서 돌출하며 단면이 원형인 로드부와, 상기 로드부의 하단면에서 돌출하며 로드부의 직경보다 작은 직경을 가지는 펀치 돌출부로 이루어진 펀치와; 고정측 형판에 설치된 다이와; 상기 다이에는 상기 펀치와 대향하는 위치에 다이 슬롯을 형성하고, 상기 다이 슬롯의 바닥면에서 돌출한 다이 돌출부를 포함하여 구성한 프레스 금형으로 이루어지고, 상기 펀치 홀더와 다이 사이에 표면처리 강판과 피접합판을 겹쳐 놓고 펀치 홀더를 하강시키면, 겹쳐진 두 판의 밑면이 다이 슬롯의 내면에 밀착하도록 상기 펀치가 눌러줌으로써 표면처리 강판을 피접합판에 접합하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술의 실시예에 따른 리벳에 의해 두 개의 강판이 접합된 상태를 나타낸 단면도,

도 2는 종래 기술의 실시예에 따른 스크류에 의해 두 개의 강판이 접합된 상태를 나타낸 단면도,

도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 펀치를 구비한 펀치 홀더를 나타낸 단면도,

도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다이 슬롯을 구비한 다이를 나타낸 단면도,

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 펀치와 다이를 구비한 접합 장치에 의해 표면처리 강판과 피접합판을 접합하는 모습을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 표면처리 강판 12 : 접합판

14 : 코팅층 50 : 펀치 홀더

60 : 펀치 65 : 펀치 돌출부

80 : 다이 87 : 다이 돌출부

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 고안을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 펀치를 구비한 펀치 홀더를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 다이 슬롯을 구비한 다이를 나타낸 단면도이다.

본 고안의 실시예에 따른 표면처리 강판의 접합 장치는 도 3에 도시된 펀치를 구비한 펀치 홀더와, 도 4에 도시된 다이 슬롯을 구비한 다이를 각각 포함하여 구성한 프레스 금형으로 이루어진다. 상기 프레스 금형의 고정측 형판에는 다이 70이 고정되고, 상기 고정측 형판의 상측에 위치한 가동측 형판에는 펀치 홀더 50을 설치한다.

상기 펀치 홀더 50의 하측에는 펀치 60을 형성하는데, 상기 펀치 60은 펀치 홀더 50의 하면에서 돌출하며 단면이 원형인 로드부 62와, 상기 로드부의 하단면에서 돌출하며 로드부의 직경보다 작은 직경을 가지는 펀치 돌출부 65로 이루어진다. 상기 펀치 60에는 로드부 62의 중앙 부분에서부터 펀치 홀더 50 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼부 61을 형성하고, 상기 로드부 62의 하측단에서부터 펀치 돌출부 65 사이에는 곡면으로 이루어진 로드 라운드 63과 펀치 라운드 64를 각각 형성한다.

상기 다이 70에는 상기 펀치 60과 대향하는 위치에 다이 슬롯 80을 형성하고, 상기 다이 슬롯 80의 바닥면에는 다이 돌출부 87이 돌출 형성한다. 또한, 상기 다이 슬롯 80의 내측면에는 다이 슬롯 80의 입구에서부터 바닥으로 갈수록 좁아지는 경사면 83을 형성하며, 곡면을 이룬 입구 라운드 81, 바닥 라운드 84 및 돌출부 라운드 86은 각각 다이 슬롯 80의 입구, 내측면 83과 바닥면 85 사이 및 바닥면 85와 다이 돌출부 87 사이에 형성한다.

도 5는 본 고안의 실시예에 따른 펀치와 다이를 구비한 접합 장치에 의해 표면처리 강판과 피접합 강판을 접합하는 모습을 나타낸 단면도이다.

본 고안의 특징은 냉간 압력 접합 방식의 원리에서 찾을 수 있다. 냉간 압력 접합 방식이란, 접합할 두 개의 서로 다른 금속 표면을 원자간의 평균 거리 1.5배에 해당하는 지점까지 서로 근접시키면 두 금속 원자간의 인력 및 척력이 균형을 이루게 되는데, 이때 금속 원자의 자기 진동에 의한 확산이 일어나면서 두 금속 표면간의 경계가 소실되어 상호 접합하는 방식이다. 이와 같은 냉간 압력 접합 방식은 두 금속을 접합할 때 약간의 마찰력 이외에는 높은 열 발생을 수반하지 않으므로 열 취화 등에 의한 금속의 손상을 막을 수 있고, 접합하고자 하는 금속의 변형 없이도 고강도 접합이 가능하다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 표면처리 강판의 접합 장치에 의해 표면처리 강판을 피접합판에 접합하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 펀치 홀더 50과 도 4에 도시된 다이 70은 각각 프레스 금형의 가동측 형판과 고정측 형판에 장착되고, 상기 프레스 금형은 프레스기에 설치된다. (상술한 가동측 형판, 고정측 형판 및 프레스기는 도시되지 않음) 이어, 표면처리 강판 10과 피접합판 20을 나란히 겹친 후 다이 70의 상면에 얹고, 접합하고자 하는 부위가 다이 70의 다이 슬롯 80 위에 위치하도록 위치를 조정한다.

이어, 상기 가동측 형판을 아래로 하강시키면 가동측 형판에 설치된 펀치 홀더 50도 같이 하강하고, 상기 펀치 홀더 50의 밑면에 형성한 펀치 60이 다이 70 위에 얹어진 표면처리 강판 10의 상면을 압착한다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 펀치 60은 표면처리 강판 10의 상면을 압착하면서 다이 70의 다이 슬롯 80에 삽입되는데, 이때 표면처리 강판 10과 피접합판 20은 펀치 60의 압력에 의해 각각 펀치 60의 외측면과 다이 슬롯의 내측면에 밀착된다.

한편, 상기 가동측 형판의 펀치 홀더가 하한선까지 하강할 때, 상기 펀치의 펀치 돌출부는 펀치 돌출부의 돌출 높이만큼 표면처리 강판의 상면을 하향으로 더 압착하게 되고, 상기 펀치 돌출부와 대향하는 위치에 형성한 다이 슬롯의 다이 돌출부도 다이 돌출부의 돌출 높이만큼 피접합판의 하면을 상향으로 더 압착하게 된다.

이와 같이 펀치 돌출부와 다이 돌출부가 각각 표면처리 강판과 피접합판을 상호 대향되게 압착함에 따라, 상술한 냉간 압력 접합 원리에 의해 두 판을 구성하고 있는 원자의 자기 진동에 의해 확산이 일어나면서, 두 판 표면간의 경계가 소실되어 상호 접합된다. 이렇게 두 판의 소성 변형이 일어날 때에는 약간의 마찰열이 발생하는데, 이러한 마찰열은 표면처리 강판의 외형에는 손상을 주지 않으면서도 원자의 확산을 촉진하는 촉매 역할을 한다.

상기 펀치에 형성한 곡면 부분, 즉 로드 라운드 63 및 펀치 라운드 64는 펀치 60이 표면처리 강판 10을 압착할 때 펀치와 직접 접하게 되는 표먼처리 강판 10의 표면이 절단되거나 손상되는 것을 방지하고, 상기 다이 슬롯에 형성한 곡면 부분, 즉 입구 라운드 81, 바닥 라운드 84 및 돌출부 라운드 86 역시 피접합판 20의 표면이 손상되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 표면처리 강판의 접합 장치는 별도의 체결품을 사용하거나 용접하지 않고도 고강도로 표면처리 강판을 접합시킬 수 있고, 그에 따라 원가 절감 및 제조 공정의 단축을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 표면처리 강판을 사용하여 제품을 제조할 경우 외부로 돌출되는 부분이 없어 제품의 외관 품질이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 표면처리 강판의 접합 장치에 있어서,

   가동측 형판에 설치된 펀치 홀더와;

   상기 펀치 홀더의 하면에서 돌출하며 단면이 원형인 로드부와, 상기 로드부의 하단면에서 돌출하며 로드부의 직경보다 작은 직경을 가지는 펀치 돌출부로 이루어진 펀치와;

   고정측 형판에 설치된 다이와;

   상기 다이에는 상기 펀치와 대향하는 위치에 다이 슬롯을 형성하고, 상기 다이 슬롯의 바닥면에서 돌출한 다이 돌출부를 포함하여 구성한 프레스 금형으로 이루어지고,

   상기 프레스 금형을 프레스기에 설치하여 상기 펀치 홀더와 다이 사이에 표면처리 강판와 피접합판을 겹쳐 놓고 상기 펀치 홀더를 하강시켜 상기 표면처리 강판을 피접합판에 접합하는 것을 특징으로 하는 표면처리 강판의 접합 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 펀치의 로드부의 하측단에서부터 펀치 돌출부 사이에는 곡면으로 이루어진 로드 라운드와 펀치 라운드를 각각 형성하고,

   상기 다이의 다이 슬롯 입구와, 상기 다이의 바닥면과 다이 돌출부 사이에는 각각 곡면으로 이루어진 입구 라운드 및 돌출부 라운드를 형성하는 것을 특징으로 하는 표면처리 강판의 접합 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 펀치에는 로드부의 중앙 부분에서부터 펀치 홀더 쪽으로 갈수록 직경이 증가하는 테이퍼부를 형성함을 특징으로 하는 표면처리 강판의 접합 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 다이 슬롯의 내측면에는 다이 슬롯의 입구에서부터 바닥으로 갈수록 좁아지는 경사면을 형성함을 특징으로 하는 표면처리 강판의 접합 장치.