KR20040072679A - 자동 천공 리벳 체결 장치 및 이 체결 장치에서 이용되는다이 - Google Patents

자동 천공 리벳 체결 장치 및 이 체결 장치에서 이용되는다이 Download PDF

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KR20040072679A
KR20040072679A KR10-2004-7010102A KR20047010102A KR20040072679A KR 20040072679 A KR20040072679 A KR 20040072679A KR 20047010102 A KR20047010102 A KR 20047010102A KR 20040072679 A KR20040072679 A KR 20040072679A
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이와쯔끼슈이찌로
후지따마사시
나이또오노부하루
아사오까다쯔오
야마자끼마사끼
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뉴프리 엘엘씨
후꾸이 뵤라 가부시끼가이샤
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Abstract

자동 천공 리벳 체결 장치의 다이(18)는 자동 천공 리벳(1)의 다리부(5)의 중공 부분을 받치는 중앙핀(25)과, 중앙핀(25)의 외주측에 자동 천공 리벳의 다리부 선단부의 반경 방향 외측으로의 변형을 가이드하는 오목부(26)가 형성된 다이 본체(27)로 이루어지고, 중앙핀(25)과 다이 본체(27)는 펀치(14)를 향한 중앙핀(25)의 축 방향에 따라서 상대적으로 이동 가능하게 지지되고, 펀치(14)에 의해 압박된 자동 천공 리벳(1)이 피체결 부재(2, 3)에 박아 넣어져 그 다리부 선단부가 받침측 피체결 부재(3)를 천공 관통하기 시작할 때, 중앙핀(25)이 받침측 피체결 부재(3)의 다이측 면에 접촉하도록 중앙핀(25)을 다이 본체(27)에 대해 상대적으로 이동시키는 접시 스프링(41)을 갖는다. 피체결 부재의 박아 넣음 방향의 제약을 감소시키거나 또는 해소한다.

Description

자동 천공 리벳 체결 장치 및 이 체결 장치에서 이용되는 다이{AUTOMATIC PUNCHING RIVETING DEVICE AND DIE USED FOR THE DEVICE}
자동 천공 리벳 체결 장치의 일예가 일본 특허공표 평8-505087호 공보에 기재되어 있다. 그 도1에는 자동 천공 리벳의 일예가 나타나 있다. 자동 천공 리벳은 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 수직 하강하는 중공의 다리부를 갖고, 체결 장치의 펀치와 다이에 의해, 예를 들어 2매의 본체 패널인 피체결 부재에 박아 넣으면, 다리부는 패널을 천공 관통하면서 다리부의 선단부가 확대되도록 변형되고, 이 변형 확대 개방 다리부와 대경의 헤드부에 의해 양 피체결 부재가 서로 연결된다. 자동 천공 리벳은 용접에 부적합한 알루미늄 본체 패널의 연결에 적합하고, 현재 경량화가 진행되고 있는 자동차의 본체에는 알루미늄 본체가 채용되어 자동 천공 리벳의 수요는 증대하고 있다. 특히, 자동 천공 리벳은 펀치측 피체결 부재는 천공 관통하지만, 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재를 관통하지 않고 그 속에 고정되도록 박아 넣어지므로, 이에 의해 받침측 피체결 부재의 표면에는 자동 천공 리벳 천공 관통 구멍이 형성되지 않는다. 그로 인해, 받침측 피체결 부재에의 밀봉성이 손상되지 않고, 또한 외관이 그대로 유지되는 이점이 있다.
현재의 자동 천공 리벳의 박아 넣음에서는 펀치로부터의 주입 방향에 있어서 펀치측 피체결 부재의 두께가 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재보다 두꺼운 경우, 자동 천공 리벳 다리부가 받침측 피체결 부재에 비스듬히 천공 관통하여 생기는 반경 방향의 천공 관통 길이, 즉 언더컷트량이 적어 충분한 결합 강도를 얻을 수 없는 경우가 있었다. 그 모습을 도1에 도시한다. 도1은 자동 천공 리벳(1)이 2매의 피체결 부재(2, 3)에 박아 넣어져 펀치측 피체결 부재(2)(도시한 예에서는 1매이지만 복수매 있어도 좋음)와 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재(3)를 체결하는 모습을 도시하고 있다. 자동 천공 리벳(1)은 대경의 헤드부(4)와 상기 헤드부로부터 수직 하강하는 중공의 다리부(5)를 갖는다. 도시한 바와 같이, 펀치측 피체결 부재(2)가 받침측 피체결 부재(3)보다 두꺼운 경우, 자동 천공 리벳의 다리부(5)가 받침측 피체결 부재(3)에 비스듬히 천공 관통하여 생기는 반경 방향 천공 관통 길이, 즉 언더컷트량(6)이 적어져 버려, 피체결 부재(3)를 피체결 부재(2)에 결합하는데 충분한 강도를 얻을 수 없다. 현재, 펀치측 피체결 부재의 두께와 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재의 두께의 비율은, 충분한 결합력을 얻기 위해서는 2 : 1을 넘지 않는다고 되어 있다.
또한, 피체결 부재의 판 두께나 적층 매수를 변경하는 경우에는, 종래 다이의 오목부의 직경(접시 직경), 상기 오목부의 깊이(접시 깊이), 다이 오목부 중앙에 마련된 융기부의 높이(융기 높이)가 다른 다이로 교환하고, 혹은 다리 길이나 다리 직경이 다른 자동 천공 리벳으로 교환함으로써, 체결 후에 있어서의 피체결 부재의 실드 상태, 즉 최하층의 피체결 부재가 자동 천공 리벳에 의해 관통되지 않는 상태 및 피체결 부재 상호의 접합 강도를 확보하고 있었다. 여기서 사용되는 다이는 종래 금속 일체 성형품의 다이였다.
이와 같이, 종래의 일체 성형 형태 다이를 이용하는 경우에는 피체결 부재의 변화에 따라서 다양한 다이나 자동 천공 리벳을 준비할 필요가 있었다. 이 경우, 자동 천공 리벳이나 다이의 재고 관리가 번잡해지는 동시에 그 관리 비용이 증대되고, 또한 자동 천공 리벳이나 다이의 교환에 필요한 시간이 작업의 시간 낭비로 이어지는 문제가 있었다. 또한, 시간 낭비나 교환 작업비를 들지 않도록 하기 위해서는, 자동 천공 리벳이나 다이의 종류에 따라서 다수의 체결 장치가 필요해지고, 체결 장치의 설치 공간의 확대나 체결 장치에 드는 비용도 높아지게 되는 문제가 있었다.
또한, 피체결 부재의 판 두께나 적층 매수에 변경이 있는 경우, 그 변경에 대응한 적절한 자동 천공 리벳이나 다이를 사용하지 않으면, 피체결 부재에 자동 천공 리벳이 박아 넣어져 가는 공정에 있어서 최하층의 피체결 부재의 현수 높이가 일정하지 않게 되고, 이에 의해 최하층의 피체결 부재가 다이 선단부의 융기부에 접촉하는 타이밍이 변화하여 자동 천공 리벳이 최하층의 피체결 부재를 돌파하여 실드 상태가 되지 않는 경우가 있었다. 실드 상태가 되지 않으면, 자동 천공 리벳과 피체결 부재 사이 및 피체결 부재끼리의 사이에 간극이 생겨 접합 강도가 저하되어 이 강도에 변동이 생기게 되는 문제가 있었다. 또한, 자동 천공 리벳의 헤드부 근방의 피체결 부재가 크게 왜곡되는 문제도 있었다.
상기한 바와 같이, 펀치측 피체결 부재의 두께와 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재의 두께의 비율에 관한 제약이 있으므로, 자동 천공 리벳의 박아 넣음 부위에는 받침측 피체결 부재가 그 이외의 피체결 부재 두께의 1/2 이하의 얇은 것이 되지 않도록 하기 위해 박아 넣음 방향의 제약이 있다. 예를 들어, 도1에 있어서, 피체결 부재(2)의 두께가 다른 피체결 부재(3)의 두께에 대해, 예를 들어 3 : 1 혹은 4 : 1 등과 같이 2 : 1을 넘어 버리는 경우, 받침측 피체결 부재를 피체결 부재(3)로 하여 자동 천공 리벳을 박아 넣으면 도시한 바와 같이 충분한 언더컷트량을 얻을 수 없고, 그로 인해 충분한 체결 강도를 얻을 수 없다. 그래서, 자동 천공 리벳 체결 장치를 반전시켜 피체결 부재(2)를 받침측 피체결 부재로 하거나, 피체결 부재(2) 및 피체결 부재(3)를 전체적으로 반전시켜 동일하게 피체결 부재(2)를 받침측 피체결 부재로 하여 피체결 부재(2, 3)를 충분한 강도로 체결하도록 하고 있다. 그러나, 체결 장치의 반전이나 피체결 부재의 반전에는 시간을 필요로 하여 체결 작업을 신속하게 행할 수 없었다. 또한, 피체결 부재의 형상의 제약이나, 체결 부위의 제약 등에 따라서는 상기한 반전을 할 수 없는 경우가 있었다.
국제 공개 번호 WO 00/23213호 공보에는, 다이를 체결 장치 본체에 고정한 다이 본체와, 다이 본체 속에 축 방향으로 이동 가능하게 지지한 중앙핀으로 구성하고, 다이 본체에는 자동 천공 리벳의 다리부 선단부의 반경 방향 외측에의 변형을 가이드하는 오목부가 형성되어 있는 자동 천공 리벳 체결 장치가 개시되어 있다. 이 체결 장치에서는 자동 천공 리벳을 피체결 부재가 최초로 박아 넣을 때에 있어서 자동 천공 리벳의 다리부의 중앙을 위치 결정기 위해, 중앙핀이 돌출되어 피체결 부재에 접촉되고, 자동 천공 리벳의 박아 넣음의 마지막 공정에 있어서는 중앙핀은 다이 본체에 인입되어 있다. 이 종래의 자동 천공 리벳 체결 장치는 자동 천공 리벳을 박아 넣을 때의 중심의 위치 결정을 행하는 것이며, 피체결 부재에의 언더컷트량의 부족에 수반하는 불충분한 체결을 해소하는 것은 아니다.
본 발명은 자동 천공 리벳 체결 장치 및 이 체결 장치에서 이용되는 다이에 관한 것으로, 특히 자동차 조립 등의 판금 조립 작업(특히 알루미늄 본체의 조립 작업)에서 복수매의 판 부재(또는 판 부재와 부품)인 피체결 부재를 서로 체결할 수 있는 자동 천공 리벳 체결 기술에 관한 것이다.
도1은 자동 천공 리벳이 종래의 체결 장치에 의해 박아 넣어진 피체결 부재의 체결 모습을 도시하는 단면도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치의 개략 정면도이다.
도3은 본 발명의 일실시예에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치의 다이 부분의 단면도이다.
도4는 도2 및 도3에 도시하는 자동 천공 리벳 체결 장치를 이용하여 피체결 부재에 자동 천공 리벳을 박아 넣는 도중의 상태를 도시하는 다이 및 펀치 부분의 단면도이다.
도5는 본 발명에 관한 체결 장치를 이용하여 자동 천공 리벳을 피체결 부재에 박아 넣어 피체결 부재를 서로 결합한 상태를 도시하는 도4와 같은 단면도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치의 다이 부분의 단면도이다.
도7은 본 발명에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치를 측면으로부터 본 부분 단면도이다.
도8은 도7에 도시하는 체결 장치를 A 방향으로부터 본 부분 단면도이다.
도9는 도7에 있어서의 다이를 A 방향으로부터 본 확대 단면도이다.
도10은 도7에 있어서의 다이를 측면으로부터 본 확대 단면도(내통 부재 이동 수단을 포함함)이다.
도11은 도7에 있어서의 다이를 측면으로부터 본 확대 단면도(중앙핀 이동 수단을 포함함)이다.
도12a 내지 도12c는 다이의 동작을 공정순으로 도시하는 단면도로, 도12a는체결의 초기 단계를 도시하는 도면, 도12b는 체결의 도중 단계를 도시하는 도면, 도12c는 체결의 마지막 단계를 도시하는 도면이다.
도13은 본 발명에 관한 체결 장치에 의해 체결된 피체결 부재를 도시하는 단면도이다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은, 피체결 부재의 박아 넣음 방향의 제약을 감소시키거나 또는 해소하는 자동 천공 리벳 체결 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 종래 기술에 있어서는, 상기한 바와 같이 피체결 부재의 판 두께나 적층 매수에 적합한 자동 천공 리벳이나 다이를 사용하지 않는 경우에, 자동 천공 리벳과 피체결 부재 사이 및 피체결 부재끼리의 사이에 간극이 생겨 접합 강도가 저하되어 이 강도에 변동이 생기게 되는 문제가 있었다. 또한, 자동 천공 리벳의 헤드부 근방의 피체결 부재가 크게 왜곡되는 문제도 있었다. 따라서, 본 발명의 제2 목적은 피체결 부재의 판 두께나 적층 매수가 변화해도 자동 천공 리벳의 변경(전체 길이가 다른 자동 천공 리벳으로 교환), 다이의 변경(오목부의 직경이나 오목부의 깊이가 다른 다이로 교환)을 하지 않고 확실하게 실드 상태이면서 또한 자동 천공 리벳과 피체결 부재의 사이 및 피체결 부재끼리의 사이에 간극이 없는 견고한 체결을 행할 수 있어, 자동 천공 리벳의 헤드부 근방의 피체결 부재의 왜곡을 작게할 수 있는 자동 천공 리벳 체결 장치 및 이 체결 장치에서 이용되는 다이를 제공하는 데 있다.
이러한 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 천공 리벳 체결 장치는 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 현수하는 중공의 다리부를 갖는 자동 천공 리벳을 복수의 피체결 부재에 박아 넣는 펀치와 다이를 갖고, 상기 자동 천공 리벳을 상기 피체결 부재에 박아 넣으면, 상기 다리부가 피체결 부재를 천공 관통하면서 다리부 선단부가 반경 방향 외측으로 확대되도록 변형하게 되고 또한 상기 다리부 선단부는 상기 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재를 관통하지 않고 그 속에 고정되도록 박아 넣어지고, 상기 변형 확대 개방 다리부와 상기 헤드부에 의해 상기 복수의 피체결 부재를 서로 연결하는 자동 천공 리벳 체결 장치이며, 상기 다이는 상기 자동 천공 리벳의 다리부의 중공 부분을 받치는 위치에 있어서 상기 펀치를 향해 연장되는 중앙핀과, 상기 중앙핀의 외주측에 상기 자동 천공 리벳의 다리부 선단부 반경 방향 외측에의 변형을 가이드하는 오목부가 형성된 다이 본체로 이루어지고, 상기 중앙핀과 상이 다이 본체는 상기 펀치를 향하는 중앙핀의 축 방향에 따라서 상대적으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 펀치에 의해 압박된 자동 천공 리벳이 상기 피체결 부재에 박아 넣어져 그 다리부 선단부가 상기 받침측의 피체결 부재를 천공 관통하기 시작할 때, 상기 중앙핀이 상기 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하도록 상기 중앙핀을 상기 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 자동 천공 리벳 체결 장치에 따르면, 다이의 중앙핀이 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재를 천공 관통하기 시작할 때, 그 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하고, 그 이전까지 중앙핀은 받침측 피체결 부재에는 작용하지 않으므로, 자동 천공 리벳 다리부는 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 확대 개방하는 일 없이 직진하고, 자동 천공 리벳 다리부가 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하면, 중앙핀이 돌출되어 자동 천공 리벳 다리부의 선단부를 반경 방향 외측으로 크게 전개시켜 확대 개방시키기 시작하고, 그 전개의 크기에 따라서 충분한 언더컷트량을 얻을 수 있다. 이 충분한 언더컷트량에 의해 받침측 피체결 부재의 두께가 다른 피체결 부재(즉 펀치측 피체결 부재)의 두께의 1/2 이하의 얇은 것이라도 충분한 결합력을 얻을 수 있다. 그로 인해, 피체결 부재의 박아 넣음 방향의 제약을 감소시키거나 또는 해소할 수 있고, 종래의 체결 장치와 같이 체결 장치를 반전시키거나 피체결 부재를 반전시키는 수고를 감소시키고, 또는 생략할 수 있어 신속한 체결이 가능해진다. 그리고, 종래의 체결 불가능한 박아 넣음 방향만이라도 체결이 가능해져 체결 부위의 제약이 해소되어 자동 천공 리벳의 적용 부위 또는 부위가 확대된다.
상기한 자동 천공 리벳에 있어서, C형 프레임을 구비하고, 펀치는 C형 프레임의 일단부에 상기 C형 프레임에 타단부를 향해 이동 가능하게 부착되고, 다이는 C형 프레임의 타단부에 펀치에 의해 박아 넣어지는 자동 천공 리벳을 받치도록 상기 펀치에 대향하여 부착되고, 다이 본체는 C형 프레임의 상기 타단부에 중앙핀의 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 중앙핀은 C형 프레임의 상기 타단부에 다이 본체를 관통하여 핀의 선단부가 펀치를 향해 돌출되도록 고정 부착되어 있고,중앙핀을 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단은 다이 본체와 C형 프레임 사이에 마련되어 다이 본체를 펀치측으로 압박하는 스프링 수단으로 할 수 있다.
그 경우, 가동의 다이 본체는 펀치측 대경의 통형 부분과, C형 프레임의 상기 타단부의 부착 구멍 속을 슬라이드하는 소경의 통형 부분으로 이루어지고, 양 통형 부분의 중심에는 중앙핀을 슬라이드 가능하게 받아들이는 구멍이 관통하고 있는 중공의 통형 부재로서 형성되어 있고, 스프링 수단은 대경 통형 부분과 C형 프레임 사이에 설치된 접시 스프링으로 이루어지고, 상기 접시 스프링의 압박력은 펀치에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 피체결 부재를 천공 관통하여 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 가동의 다이 본체를 펀치측으로 압박하지만, 펀치에 의해 자동 천공 리벳 다리부를 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하는 강한 압박력이 가해지면 다이 본체가 C형 프레임측으로 이동하여 중앙핀이 상기 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하는 것을 가능하게 하는 스프링력이다.
또한, C형 프레임의 상기 타단부에는 다이 본체의 소경 통형 부분을 슬라이드 가능하게 수용하는 부착 구멍이 형성되어 있고, 상기 C형 프레임의 타단부에는 또한 펀치와 반대측에 있어서 부착 구멍으로 이어지는 대경의 중앙핀 수용 구멍이 형성되어 있고, 부착 구멍에는 다이 본체가 소경 통형 부분에 있어서 슬라이드 가능하게 부착되어 있고, 중앙핀 수용 구멍에는 내벽에 암형 나사가 형성되어 있고, 상기 중앙핀 수용 구멍에는 중앙핀이 암형 나사에의 나사 결합에 의해 부착할 수 있다.
또한, 상기한 C형 프레임을 갖는 자동 천공 리벳에 있어서, C형 프레임을 구비하고, 다이 본체는 C형 프레임의 상기 타단부에 고정 부착되고, 상기 다이 본체에는 중앙핀을 상기 핀의 선단부가 다이 본체를 관통하여 펀치를 향해 돌출되도록 수용하는 중앙핀 수용실이 형성되고, 중앙핀은 중앙핀 수용실 속에 상기 핀의 축 방향에 따라서 이동 가능하게 지지되어 있고, 중앙핀을 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단은 유압 또는 공압에 의해 중앙핀을 펀치측으로 압박하는 유압 또는 공압 수단이라도 좋다. 그 경우, 유압 또는 공압 수단은 펀치에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 피체결 부재를 천공 관통하여 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 중앙핀을 이동시키지 않지만, 펀치에 의해 자동 천공 리벳 다리부를 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하는 강한 압박력이 가해지면, 중앙핀을 받침측 피체결 부재의 다이측면에 접촉시키도록 동작하도록 한다.
다음에, 제2 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 자동 천공 리벳 체결 장치는 헤드부와 중공 다리부로 이루어지는 자동 천공 리벳의 상기 중공 다리부를 체결 변형시키는 다이와, 이 다이를 향해 진퇴하는 펀치를 구비하고, 상기 다이는 외통 부재와, 이 외통 부재의 내주면에 내접하여 상기 외통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능한 내통 부재와, 이 내통 부재의 내주면에 내접하여 상기 내통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능하면서 또한 선단부 중앙에 융기부를 갖는 중앙핀을 구비하는 동시에, 이 다이는 상기 내통 부재를 그 전후 방향으로 이동시키는 내통 부재 이동 수단과, 상기 중앙핀을 그 전후 방향으로 이동시키는 중앙핀 이동 수단에 연결되고, 이들 각 이동 수단은 상기 펀치의 움직임에 개별적으로 연동하여 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재의 두께 및 자동 천공 리벳 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재를 펀칭할 때까지는 상기 내통 부재의 선단부, 중앙핀의 융기부 선단부 및 외통 부재의 선단부를 서로 대략 동일 평면 상에 위치시켜 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재의 두께 및 자동 천공 리벳 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재를 펀칭하면, 상기 내통 부재와 중앙핀을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시켜 그곳에서 정지시키는 동시에 이 때의 내통 부재와 중앙핀의 이동 속도는 상기 펀치의 이동 속도에 대략 맞춘 속도가 되고, 이들 내통 부재와 중앙핀이 각각의 상기 소정 위치에 도달하였을 때, 상기 중앙핀의 선단부 주연부와 상기 내통 부재의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 상기 체결 장치에 있어서는, 상기 내통 부재 이동 수단 및 중앙핀 이동 수단은 각각 상기 펀치의 움직임을 상기 내통 부재 또는 중앙핀의 전후 방향의 움직임으로 변환하는 링크 기구 및 캠 기구로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 체결 장치에 있어서는, 상기 내통 부재의 후방 정지 위치 및 상기 중앙핀의 후방 정지 위치를 상기 피체결 부재의 두께 또는 자동 천공 리벳의 전체 길이 중 적어도 어느 한 쪽의 조건에 따라서 설정 및 변경하는 정지 위치 설정 수단을 구비할 수도 있다.
또한, 상기 체결 장치에서 이용되는 다이는 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 현수하는 중공의 다리부를 갖는 자동 천공 리벳의 상기 중공 다리부를 체결 변형시키는 다이이며, 이 다이는 외통 부재와, 이 외통 부재의 내주면에 내접하여상기 외통 부재의 전후 방향을 따라서 이동 가능한 내통 부재와, 이 내통 부재의 내주면에 내접하여 상기 내통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능하면서 또한 선단부 중앙에 융기부를 갖는 중앙핀을 구비하고, 상기 내통 부재는 이 다이에 연결된 내통 부재 이동 수단에 의해 전후 방향으로 이동되고, 상기 중앙핀은 이 다이에 연결된 중앙핀 이동 수단에 의해 이동되고, 이들 각 이동 수단은 상기 펀치의 움직임에 개별적으로 연동하고, 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재의 두께 및 자동 천공 리벳 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재를 펀칭할 때까지는 상기 내통 부재의 선단부, 중앙핀의 융기부 선단부 및 외통 부재의 선단부를 서로 대략 동일 평면 상에 위치시키고, 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재의 두께 및 자동 천공 리벳 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재를 펀칭하면, 상기 내통 부재와 중앙핀을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시키는 동시에 이 때의 내통 부재와 중앙핀의 이동 속도는 상기 펀치의 이동 속도에 대략 맞춘 속도가 되고, 이들 내통 부재와 중앙핀이 각각의 상기 소정 위치에 도달하였을 때, 상기 중앙핀의 선단부 주연부와 상기 내통 부재의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하고 있다.
이상에서 나타낸 자동 천공 리벳 체결 장치 및 다이를 제공함으로써 상기 과제를 전부 해결한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
우선, 상기 제1 목적에 대응하는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도2는 본 발명의 제1 실시예에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치(9)의 전체의 개략을 도시하고 있다. 도2에 있어서, 자동 천공 리벳 체결 장치(9)는 다관절형 로보트 아암(도시하지 않음)에의 연결부(10)가 설치된 C형 프레임(11)을 갖는다. C형 프레임(11)은 상부의 수평 아암 부분과 연결부(10)가 부착된 수직 아암 부분과 하부의 수평 아암 부분이 일체가 된 강체로 이루어진다. C형 프레임(11)의 상부 수평 아암 부분의 단부, 즉 일단부 측에는 자동 천공 리벳 체결 장치의 메인 부분이 되는 체결 기구부(13)가 부착되어 있다. 체결 기구부(13)에는 선단부(도2에 있어서 하단부) 측에 펀치(14)가 이동 가능하게 부착되고, 펀치(14)로부터 다른 선단부측에 리시버부(15)가 설치되어 있다. 리시버부(15)로 이송되어 그곳에 보유 지지된 자동 천공 리벳[예를 들어 도1의 자동 천공 리벳(1)을 참조하고자 함]은 펀치(14)에 의해 박아 넣어진다. 펀치(14)의 상방에는 스핀들 구동부(17)가 설치되고, 펀치(14)를 압입하여 그 하측의 리시버부에 보유 지지된 자동 천공 리벳을 박아 넣는다. 다이(18)가 C형 프레임(11)의 하부 수평 아암의 단부, 즉 C형 프레임의 타단부에 부착되어 있다. 스핀들 구동부(17)는, 예를 들어 구동용 전동 모터(19)와 모터의 회전력을 전달하는 감속 기어 기구(21) 및 기어 기구(22)와, 모터로부터의 회전력에 의해 회전하면서 상하 이동하는 리드 스크류(23)를 구비하고, 전동 모터의 회전에 의해 리드 스크류가 하측으로 이동하여 이 운동이 펀치(14)에 전달되어 리시버부(15)에 보유 지지된 자동 천공 리벳을 강력하게 다이(18) 측에 압입한다. 복수의 피체결 부재[예를 들어, 도1의 피체결 부재(2, 3)를 참조하고자 함]는 다이(18) 상에 적재되고, 펀치(14)의 하강에 의해 복수의 피체결 부재에 자동 천공 리벳이 천공하면서 삽입되어 그들의 피체결 부재는 서로 체결된다.
C형 프레임(11)의 타단부에 자동 천공 리벳을 받치도록 부착된 본 발명에 관한 다이(18)의 상세함이 도3에 도시되어 있다. 도3에 있어서, 다이(18)는 자동 천공 리벳의 다리부의 중공 부분, 더욱 상세하게는 자동 천공 리벳 다리부의 축심 위치를 받치는 위치에 있어서 또한 펀치를 향해 연장되는 중앙핀(25)과, 중앙핀(25)의 외주 주위에 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 반경 방향 외측으로 변형되는 것을 가이드하는 오목부(26)가 형성된 다이 본체(27)로 이루어진다. 중앙핀(25)과 다이 본체(27)는 C형 프레임(11)의 타단부 부분에 펀치(14)를 향하는 중앙핀(25)의 축 방향을 따라서 상대적으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 본 실시예에 있어서는, 다이 본체(27)는 C형 프레임(11)에 중앙핀(25)의 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 중앙핀(25)은 C형 프레임(11)에 고정 부착되어 다이 본체(27)를 관통하여 핀의 선단부가 펀치(14)를 향해 돌출된다. 그로 인해, 가동의 다이 본체(27)는 펀치측 대경의 통형 부분(30)과, C형 프레임(11)에 형성된 부착구멍(31)의 속을 슬라이드하는 소경의 통형 부분(33)으로 이루어지고, 양 통형 부분의 중심에는 중앙핀(25)을 슬라이드 가능하게 받아들이는 구멍(34)이 관통한 중공의 통형 부재로서 형성되어 있다. C형 프레임(11)에는 또한 다이 본체(27)의 부착 구멍(31)의 하방에 대경의 중앙핀 수용 구멍(35)이 형성되고, 중앙핀 수용 구멍(35)에는 내벽에 암형 나사가 형성되어 있다. 중앙핀(25)에는 대경의 원통형 부착부(38)가 형성되어 그 외주위면에 중앙핀 수용 구멍(35)의 암형 나사에 적합한 수형 나사가 형성되어 있다. 이에 의해, 중앙핀 수용 구멍(35)에 중앙핀(25)의 부착부(38)를 비틀어 넣어 중앙핀(25)을 C형 프레임(11)에 고정 부착할 수 있다. 또, 중앙핀(25)의 고정 부착이 느슨하지 않도록 고정 나사(39)가 C형 프레임(11)에 부착된다.
본 발명에 있어서, 펀치(14)에 의해 압박된 자동 천공 리벳이 피체결 부재에 박아 넣어져 그 다리부 선단부가 받침측 피체결 부재[도1의 피체결 부재(3)를 참조하고자 함]를 천공 관통하기 시작할 때, 중앙핀(25)이 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하도록 중앙핀(25)을 다이 본체(27)에 대해 상대적으로 이동시키는 수단이 마련되어 있다. 도3에 도시하는 실시예에 있어서, 다이 본체(27)와 C형 프레임(11) 사이에 설치되어 다이 본체(27)를 펀치(14) 측으로 압박하는 스프링 수단이다. 구체적으로는, 스프링 수단은 대경 통형 부분(30)과 C형 프레임(11) 사이에 설치된 접시 스프링(41)으로 이루어진다. 접시 스프링(41)은 C형 프레임(11)에 놓여진 시트(40) 상에 적재되어, 접시 스프링(41)이 휘어졌을 때의 C형 프레임의 마모를 방지하고 있다. 접시 스프링(41)의 압박력, 즉 대경 통형 부분(30)을 펀치측으로 밀어 올리는 힘은 펀치에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 피체결 부재를 천공 관통하여 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 가동의 다이 본체를 펀치측으로 압박하지만, 펀치에 의해 자동 천공 리벳 다리부를 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하는 강한 압박력이 가해질 때, 다이 본체(27)가 C형 프레임(11) 측으로 이동하여 중앙핀(25)이 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하는 것을 가능하게 하는 스프링력으로 설정되어 있다. 또, 소경 통형 부분(33)의 하단부에는 상기 접시 스프링의 압박력에 의해 부착 구멍(31)으로부터 다이 본체(27)가 빠져 나오지 않도록 하기 위해 고정용 C링(42)이 설치되어 있다.
이러한 자동 천공 리벳 체결 장치(9)를 이용하여 자동 천공 리벳을 박아 넣는 동작을 도4 및 도5를 참조하여 설명한다. 도4에 있어서, 자동 천공 리벳(1)은 급송부(도시하지 않음)로부터 리시버부(15)에 자동 급송되어 리시버부(15) 속에서 펀치(14)의 하방에 있도록 보유 지지된다. 펀치(14)는 스핀들 구동부(17)(도2)로부터의 압입력을 받아 하방으로 내려 자동 천공 리벳(1)을 펀치측 피체결 부재(2)에 박아 넣는다. 이 박아 넣음에 의해 자동 천공 리벳(1)의 중공 다리부(5)가 피체결 부재(2)를 천공 관통하여 나아간다. 도4에 도시한 바와 같이 본 발명에 있어서, 박아 넣음의 제1 단계에서는 다이(18)의 다이 본체(27)는 융기된 상태에 있고, 중앙핀(25)은 다이(18)에 인접하는 받침측 피체결 부재(3)에는 접촉하지 않으므로, 리벳 다리부(5)는 피체결 부재(2) 속을 확대 개방하는 일 없이 직진한다. 그 후, 리벳 다리부(5)의 천공 관통이 진행되어 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재(3)에 이르고, 펀치(14)로부터의 자동 천공 리벳에의 압박력이 그 받침측 피체결 부재(3)를 리벳 다리부(5)가 천공 관통할 정도로 강한 힘이 되면, 접시 스프링(41)이 휘어져 다이 본체(27)가 C형 프레임(11) 측으로 내려간다. 그 모습이 도5에 도시되어 있다.
도5에 있어서, 자동 천공 리벳(1)의 다리부(5)의 선단부가 다이(18)에 인접하는 받침측 피체결 부재(3)를 천공 관통하기 시작할 때, 중앙핀(25)의 선단부가 받침측 피체결 부재(3)의 다이측 면에 접촉하게 된다. 중앙핀(25)은 펀치(14)의 압박력을 받는 받침측 피체결 부재의 압박력에 대항하여 접촉 위치의 받침측 피체결 부재(3)의 부분을 돌출시키도록 작용하고, 그 위치가 자동 천공 리벳(1)의 다리부(5)의 중심 위치에 있으므로, 자동 천공 리벳(1)의 리벳 다리부(5)의 선단부를 반경 방향 외측으로 크게 전개시켜 확대 개방시키기 시작한다. 이에 의해, 다리부(5)는 반경 방향 외측으로 크게 확대 개방되도록 변형하여 받침측 피체결 부재 속을 천공 관통하고, 받침측 피체결 부재를 관통하는 전방에서 박아 넣음은 종료되지만, 다리부(5)는 반경 방향으로의 변형량이 커서 다리부(5)의 반경 방향의 천공 관통 길이, 즉 언더컷트량을 충분히 얻을 수 있다. 2매의 피체결 부재(2, 3)는 자동 천공 리벳(1)의 변형 확대 개방 다리부(5)와 대경 헤드부(4)에 의해 서로 체결된다. 본 발명에 있어서는, 확대 개방된 다리부(5)의 충분한 언더컷트량에 의해 받침측 피체결 부재(3)의 두께가 다른 피체결 부재(2)(즉 펀치측 피체결 부재)의 두께의 1/2 이하인 얇은 것이라도 피체결 부재(2, 3)는 충분한 결합력으로 서로 체결시킬 수 있다. 그에 의해, 피체결 부재의 박아 넣음 방향의 제약을 감소 또는 해소할 수 있어, 종래의 자동 천공 리벳 체결 장치와 같이 체결 장치를 반전시키거나, 피체결 부재를 반전시키는 수고를 감소시키거나, 또는 생략할 수 있어 신속한 체결이 가능해진다. 그리고, 종래의 체결 불가능한 박아 넣음 방향이라도 체결이 가능해져, 체결 부위의 제약이 해소되어 자동 천공 리벳의 적용 부위 또는 부위가 확대된다.
도6은 본 발명에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치의 다른 실시예를 나타내고 있고, 본 실시예에서는 다이(43)는 C형 프레임(11)에 펀치(14)에 대향하여 고정 부착된 다이 본체(45)와, 다이 본체(45) 속에 이동 가능하게 보유 지지된 중앙핀(46)으로 이루어진다. 그로 인해, 다이 본체(45)에는 중앙핀(46)을 핀의 선단부가 다이 본체를 관통하여 펀치(14)를 향해 돌출되도록 수용하는 중앙핀 수용실(47)이 형성되어 있다. 중앙핀(46)은 중앙핀 수용실(47) 속에 핀의 축 방향에 따라서 이동 가능하게 지지되어 있다. 따라서, 본 실시예에서는 중앙핀(46)이 펀치(14) 측으로 이동한다. 그 이동을 위한 수단은 펌프(49) 등의 유압 또는 공압을 중앙핀 수용실(47)의 하부로부터 공급하여 중앙핀(46)을 펀치측으로 압박하는 유압 또는 공압 수단이다. 이 유압 또는 공압 수단은 펀치(14)에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부(5)가 펀치측 피체결 부재(2)를 천공 관통하여 받침측 피체결 부재(3)로 진입할 때까지는 중앙핀(46)을 이동시키지 않지만, 펀치(14)에 의해 리벳 다리부(5)를 받침측 피체결 부재(3)에 천공 관통하기 시작하는 강한 압박력이 가해지면, 중앙핀(46)을 받침측 피체결 부재(3)를 관통하지 않고 그 속에 고정되도록 박아 넣어진다. 도6의 다이(43)를 이용한 경우도 도4 및 도5에 있어서 설명한 바와 마찬가지로 자동 천공 리벳(1)을 피체결 부재(2, 3)에 박아 넣은 경우, 자동 천공 리벳(1)의 다리부(5)는 충분한 언더컷트량으로 받침측 피체결 부재(3)에 천공 관통한다.
다음에, 상기 제2 목적에 대응하는 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도7은 본 발명에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치를 측면으로부터 본 부분 단면도이다. 도8은 도7에 도시하는 체결 장치를 A 방향으로부터 본 부분 단면도이다. 도9 내지 도11은 도7에 있어서의 다이를 확대하여 도시하는 단면도이다.
본 발명에 관한 자동 천공 리벳 체결 장치(51)는 다이(52)와, 이 다이를 향하여 진퇴하는 펀치(53)를 구비한 것이다. 또한, 펀치(53)의 주위면을 둘러싸도록 통형의 리시버부(85)가 설치되어 있다.
이하, 이들 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
다이(52)는 도7에 예시된 바와 같이 헤드부(54)와 상기 헤드부(54)로부터 현수하는 중공의 다리부(55)로 이루어지는 자동 천공 리벳(56)의 상기 중공의 다리부(55)를 체결 변형시키는 것이다.
이 다이(52)는 도12에 도시된 바와 같이 외통 부재(57)와, 이 외통 부재(57)의 내주면에 내접하여 상기 외통 부재(57)의 전후 방향을 따라서 이동 가능한 내통 부재(58)와, 이 내통 부재(58)의 내주면에 내접하여 상기 내통 부재(58)의 전후 방향에 따라서 이동 가능하면서 또한 선단부 중앙에 융기부(59)를 갖는 중앙핀(60)을 구비하는 동시에, 내통 부재(58)를 그 전후 방향으로 이동시키는 내통 부재 이동 수단(61)과, 중앙핀(60)을 그 전후 방향으로 이동시키는 중앙핀 이동 수단(62)에 연결되어 있다. 도7에서는 중앙핀 이동 수단(62)만을 도시하고, 내통 부재 이동수단(61)은 도시하지 않는다.
각 이동 수단(61, 62)은 펀치(53)의 움직임에 개별적으로 연동한다. 이들 이동 수단(61, 62)은 자동 천공 리벳(56)(도13 참조)이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭할 때까지는 내통 부재(58)의 선단부, 중앙핀(60)의 융기부(59) 선단부 및 외통 부재(57)의 선단부를 서로 대략 동일 평면 상에 위치시킨다(도9 내지 도11 및 도12a 참조).
자동 천공 리벳(56)이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56) 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭하면, 내통 부재(58)와 중앙핀(60)을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시켜 그곳에서 정지시킨다. 이 때의 내통 부재(58)와 중앙핀(60)의 이동 속도는 펀치(53)의 이동 속도에 대략 맞춘 속도가 된다. 이들 내통 부재(58)와 중앙핀(60)이 각각의 상기 후방 소정 위치에 도달하였을 때, 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58)의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치한다(도12c 참조).
또한, 내통 부재(58)와 중앙핀(60)이 각각의 상기 후방 소정 위치에 도달하였을 때, 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58)의 선단부가 완전히 동일 평면 상에 위치해도 좋지만, 중앙핀(60)의 선단부 주연이 내통 부재(58)의 선단부보다도 약간 전방에 위치해도 좋다. 중앙핀(60)의 선단부 주연이 약간 전방에 위치해도 이 형태가 하층의 피체결 부재(63)의 변형을 방해하는 일은 없다.
또한, 체결 주요 공정의 초기 단계(도12a 참조)와 마지막 단계(도12c 참조)사이의 중간 단계에서 다이(52)는 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58)의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치한다(도12b 참조). 이 때, 중앙핀(60)의 선단부 주연부와 내통 부재(58)의 선단부가 완전히 동일 평면 상에 위치해도 좋고, 중앙핀(60)의 선단부 주연부가 내통 부재(58)의 선단부보다도 약간 전방에 위치해도 좋다.
중간 단계에 있어서 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58)의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치하면, 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58) 선단부의 위치 관계는 그대로이고, 중앙핀(60)과 내통 부재(58)는 마지막 단계의 소정 위치까지 이동한다(도12c 참조).
내통 부재 이동 수단(61) 및 중앙핀 이동 수단(62)의 구체적 구성은 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 이하의 구성을 취할 수 있다.
도7 내지 도11에 나타내는 예에서는, 내통 부재 이동 수단(61) 및 중앙핀 이동 수단(62)은 각각 펀치(53)의 움직임을 내통 부재(58) 혹은 중앙핀(60)의 전후 방향의 움직임으로 변환하는 링크 기구(64) 및 캠 기구(65)로 구성되어 있다.
링크 기구(64)에는 내통 부재(58)를 이동시키기 위한 것과, 중앙핀(60)을 이동시키기 위한 것이 있고, 이들 링크 기구(64)는 따로따로 설치되어 있다[도7에서는 중앙핀(60)용만을 도시함]. 링크 기구(64)는 펀치(53)의 움직임에 연동한다.
링크 기구(64)는 도7에 예시하는 바와 같이, 예를 들어 3절 링크 기구로 구성할 수 있다. 이 3절 링크 기구(64)에 있어서, 외측의 제1 절(66)과 제3 절(68)은 중간의 제2 절(67)을 거쳐서 연결되어 있다. 제1 절(66)의 외측단부는 블럭 커버(69)의 측면에 가이드판 이동 장치(70)를 거쳐서 부착된 가이드판(71)에 회전 가능하게 핀 접합되어 있다. 제2 절(67)의 중간부는 펀치(53)와 다이(52) 사이에 있는 프레임(72)에 회전 가능하게 핀 접합되어 있다. 제3 절(68)의 외측단부는 다이(52)의 지지대(73) 상에 설치된 슬라이더(74)에 회전 가능하게 핀 접합되어 있다.
슬라이더(74)는 펀치(53)의 이동 방향에 대해 직각으로 슬라이드하도록 되어 있다. 슬라이더(74)에는 전체가 상기 슬라이더(74)의 슬라이드 방향에 대해 완만한 경사 각도로 직선형으로 신장하는 전 경사형의 제1 캠 홈(75)이 형성되어 있다. 이 제1 캠 홈(75)에는 수직 이동 부재(76)가 끼워 넣어져 있다. 이 수직 이동 부재(76)는 도9에 도시된 바와 같이 내통 부재(58), 중앙핀(60)에 각각 설치되어 있다.
슬라이더(74)를 슬라이드 이동시킴으로써, 제1 캠 홈(75)이 수직 이동 부재(76)를 전후 방향으로 이동시키고, 이에 수반하여 내통 부재(58), 중앙핀(60)이 전후 방향으로 개별적으로 이동한다.
슬라이드 블럭(79)의 외측에 있는 부동의 블럭 커버(69)의 측면에는 가이드판 이동 장치(70)가 설치되어 있다. 이 가이드판 이동 장치(70)는 후술하는 가이드판(71)을 전후 방향으로 이동시키는 것이다. 가이드판 이동 장치(70)는, 예를 들어 실린더 장치나 모터를 구동원으로 하여 구성할 수 있다. 이동 장치(70) 본체는 블럭 커버(69)에 고정되고, 이동 장치(70)에 있어서의 로드 등의 수직 이동부에는 가이드판(71)이 회전 가능하게 핀 접합된다.
가이드판 이동 장치(70)는 내통 부재(58)의 후방 정지 위치 및 중앙핀(60)의 후방 정지 위치를 피체결 부재의 두께(63) 혹은 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이 중 적어도 어느 한 쪽의 조건, 필요에 따라서 다시 피체결 부재(63)의 적층 매수나 적층 순서 등의 조건에 따라서 더 설정 및 변경되는 정지 위치 설정 수단(80)의 일구성 요소이다.
이 정지 위치 설정 수단(80)(도7 참조)은 가이드판 이동 장치(70)와, 이 장치(70)의 동작을 제어하는 제어부(도시하지 않음)로 구성되어 있다. 제어부는 컴퓨터로 구성되어 있고, 피체결 부재(63)의 두께, 적층 매수, 적층 순서, 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이 등의 조건이 입력되면, 내통 부재(58) 및 중앙핀(60) 각각의 최적인 후방 정지 위치를 산출하여 그 산출 결과에 따른 작동 명령을 내통 부재(58)용 및 중앙핀(60)용 각 가이드판 이동 장치(70)에 부여한다.
또한, 피체결 부재(63)의 두께 등의 조건은 작업자에 의해 입력되어도 좋지만, 센서로부터 얻게 된 두께 실측치를 이용하여 제어부가 자동적으로 산출하도록 해도 좋다.
혹은, 이 체결 장치(51)를 로보트 아암(도시하지 않음)의 선단부에 부착하여 체결 장치(51)가 로보트 아암의 움직임에 의해 피체결 부재(63)의 임의의 위치에서 작동할 수 있도록 한다. 로보트 아암의 움직임은 컴퓨터에 제어되고, 체결을 행하는 위치와 그 위치에 대응하는 피체결 부재 두께 등의 정보는 미리 컴퓨터의 기억부에 저장되어 있다. 이 저장된 체결 위치 및 피체결 부재 두께 등의 정보를 체결 장치(51)의 제어부에 출력한다. 이에 의해, 체결 위치마다의 피체결 부재 두께 등의 정보가 자동적으로 제어부에 입력되게 된다.
피체결 부재(63)의 두께를 실측하는 경우에는, 예를 들어 이하의 형태를 취할 수 있다.
우선, 리시버부(85)의 하단부와 다이(52)의 외통 부재(57)의 상단부와의 거리(d1)를 미리 설정해 두고, 그 값을 제어부에 미리 기억시켜 둔다. 피체결 부재 펀칭 공정 및 피체결 부재 변형 공정으로 이루어지는 체결 주요 공정에 들어가기 전에, 펀치(53)보다 먼저 리시버부(85)가 피체결 부재(63)에 접촉하고, 이 때 리시버부(85)가 피체결 부재(63)를 압박하므로, 이 시점에서 리시버부(85)의 시동 위치로부터 정지 위치까지의 이동 거리(d2)를 각종 센서(도시하지 않음)로 계측한다.
그 계측치는 제어부로 출력된다. 제어부에서는 (d1)에서 (d2)를 빼는 처리가 행해진다. 그 산출 결과는 피체결 부재(63) 전체의 두께인 실측치 (d3)이 된다. 이 두께 실측치(d3)가 피체결 부재(63)의 두께 조건으로서 이용된다.
또한, 이 두께 실측치(d3)와, 미리 정해져 있는 피체결 부재(63) 전체의 두께를 제어부에서 비교하여, 그 차가 허용 범위 내이면 다이(52)의 오목부의 깊이를 자동 조정하여 체결을 행하지만, 그 차가 허용 한도를 초과하면 알람을 울리도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 피체결 부재(63)의 적층 상태 등에 문제가 있는 것으로 생각되므로, 체결 주요 공정으로 진행하여 피체결 부재(63)를 낭비해 버리는 일이 없어지게 되는 이점이 있다.
또한, 상기한 두께 실측치(d3)와, 조정된 다이(52)의 오목부의 깊이나 캠 기구(65)의 상태 등을 기억 매체에 의해 보존해 두면, 품질 정보로서 유용한 것이 된다.
가이드판(71)은 제2 캠 홈(81)을 갖고 있다. 이 제2 캠 홈(81)에는 슬라이드 블럭(79)의 측면에 설치된 수직 이동 부재(76)가 끼워 넣어져 있다. 슬라이드 블럭(79)은 펀치(53)와 함께 이동한다.
제2 캠 홈(81)은 펀치(53)의 이동 방향으로 따라서 신장하는 직선부(82)와, 이 직선부(82)의 선단부로부터 만곡 상태로 신장하는 만곡부(83)로 이루어진다. 슬라이드 블럭(79)이 전진하여 수직 이동 부재(76)가 만곡부(83)에 들어가면 가이드판(71)은 회전하고, 이에 수반하여 제1 절(66)이 펀치(53)의 이동 방향에 대해 직각인 방향으로 이동한다. 이에 의해, 제3 절(68)은 제2 절(67)을 거쳐서 제1 절(66)과는 역방향으로 이동한다. 슬라이더(74)는 제3 절(68)과 동일 방향으로 이동한다.
다음에, 이 체결 장치(51)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 리시버부(85)의 하단부와 다이(52)의 외통 부재(57)의 상단부와의 거리(d1)를 미리 설정해 두고, 그 값을 제어부에 기억시켜 둔다. 또한, 체결 위치에 대응하여 미리 설정된 피체결 부재 두께나 자동 천공 리벳 전체 길이 등의 정보를 제어부에 기억시켜 둔다. 펀치(53)의 선단부에 자동 천공 리벳(56)을 장착하여 다이(52) 상에, 예를 들어 3층으로 적층된 피체결 부재(63)를 적재한다. 제어부는 기억된 설정 피체결 부재 두께나 자동 천공 리벳 전체 길이 등의 정보를 기초로 하여 각 가이드판(71)을 전후 방향으로 이동시키는 명령을 가이드판 이동 장치(70)에 부여한다. 가이드판 이동 장치(70)는 이 명령에 따라서 가이드판(71)을 이동시킨다.
가이드판(71)을 이동시키면, 리시버부(85)를 펀치(53)와 함께 전진시켜, 이 리시버부(85)의 선단부에서 상층의 피체결 부재(63)를 압박한다. 이 때, 리시버부(85)의 시동으로부터 정지까지의 거리(d2)를 센서(도시하지 않음)로 검출하는 동시에, 그 검출치(d2)를 리시버부(85)와 다이(52) 사이의 거리(d1)로부터 삽입하는 처리를 제어부에서 행한다. 그 산출 결과(d3)를 피체결 부재(63) 전체의 두께의 실측치로 한다. 이 실측치, 체결 위치에 대응하여 미리 설정된 피체결 부재 두께나 자동 천공 리벳 전체 길이 등을 기초로, 제어부는 피체결 부재(63)나 자동 천공 리벳(56)의 조건에 따른 내통 부재(58) 및 중앙핀(60)이 최적인 후방 정지 위치를 산출한다.
제어부는 두께 실측치와 체결 위치에 대응하여 미리 설정된 전체 피체결 부재 두께 등을 비교하여, 그 차가 허용 범위 내이면 그대로 체결 주요 공정으로 이행시킨다. 한편, 그 차가 허용 한도를 초과하면, 통상은 체결 주요 공정으로 이행시키지 않고 알람을 울리게 한다. 그러나, 허용 한도를 초과해도 그 정도가 작아 다이(52)의 오목부의 깊이를 조절함으로써 체결이 가능해지는 것이면, 다이(52)의 오목부의 깊이를 자동 조절하여 체결 주요 공정으로 이행하는 것도 가능하다.
체결 주요 공정으로 이행하는 허가가 나오면, 펀치(53)를 구동 장치(84)(도7 참조)에 의해 다시 전진시켜 체결 주요 공정으로 이행한다. 내통 부재 이동 수단(61) 및 중앙핀 이동 수단(62)은 펀치(53)의 움직임에 연동하여, 자동 천공 리벳(56)이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭할 때까지는 내통 부재(58)의 선단부, 중앙핀(60)의 융기부(59) 선단부, 및 외통 부재(57)의 선단부를 서로 동일 평면 상에 위치시킨다(도12a 참조). 자동 천공 리벳(56)이 상층의 피체결 부재(63)를 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭하면, 내통 부재(58)와 중앙핀(60)을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시켜 그곳에서 정지시킨다. 이 때 내통 부재(58)와 중앙핀(60)의 이동 속도는 펀치(53)의 이도 속도에 대략 맞춘 속도가 된다. 이들 내통 부재(58)와 중앙핀(60)이 각각의 상기 후방 소정 위치에 도달하였 때, 중앙핀(60)의 선단부 주연과 내통 부재(58)의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치한다(도12c 참조).
이 일련의 동작 사이에 피체결 부재(63)는 자동 천공 리벳(56)에 의해 실드 상태이면서 또한 자동 천공 리벳(56)과 피체결 부재(63) 사이 및 피체결 부재(63)끼리의 사이에 간극이 없는 상태에서 체결된다(도13 참조). 체결이 완료되면 펀치(53)는 리시버부(85)와 함께 후퇴하고, 이에 수반하여 내통 부재(58) 및 중앙핀(60)은 원래의 위치로 복귀한다. 체결된 부분은 내통 부재(58) 및 중앙핀(60)에 의해 자동적으로 압출된다.
이상으로부터 체결 작업이 완료된다.
이와 같은 일련의 과정을 경유하여 체결 작업이 행해짐으로써, 최하층의 피체결 부재(63)는 체결부가 항상 중앙핀(60)의 융기부(59)와 내통 부재(58)에 지지된다. 큰 변형을 필요로 하는 부분은 체결 변형이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56) 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 진행하면, 중앙핀(60)의 선단부 주연과 대략 높이가 같아질 때까지 후퇴한 내통 부재(58) 선단부의 전방의 큰 오목부(도12b 참조) 내에서 자유도가 높은 상태에서 체결 변형된다. 체결 마지막 단계에서는, 피체결 부재(63)는 체결 완료 형상에 대응한 형상의 오목부(도12c 참조) 내에서 체결 변형된다. 따라서, 최하층의 피체결 부재(63)에 무리한 힘이 작용하는 일이 없고, 이에 의해 확실하게 실드 상태이면서 또한 자동 천공 리벳과 피체결 부재 사이 및 피체결 부재끼리의 사이에 간극이 없는 상태의 견고한 체결을 행할 수 있고, 또한 자동 천공 리벳의 헤드부 근방의 피체결 부재의 왜곡을 작게 할 수 있다.
또한, 제어부에 피체결 부재(63)의 조건을 미리 입력해 둠으로써 피체결 부재(63)의 판 두께, 적층 매수, 재질이 변화해도 자동 천공 리벳의 변경(전체 길이가 다른 자동 천공 리벳으로 교환), 다이의 변경(오목부의 직경이나 오목부의 깊이가 다른 다이로 교환)을 하지 않고 확실하게 실드 상태이면서 또한 자동 천공 리벳과 피체결 부재 사이 및 피체결 부재끼리의 사이에 간극이 없는 상태의 견고한 체결을 행할 수 있고, 또한 자동 천공 리벳의 헤드부 근방의 피체결 부재의 왜곡을 작게 할 수 있다.

Claims (10)

  1. 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 현수하는 중공의 다리부를 갖는 자동 천공 리벳을 복수의 피체결 부재에 박아 넣는 펀치와 다이를 갖고, 상기 자동 천공 리벳을 상기 피체결 부재에 박아 넣으면, 상기 다리부가 피체결 부재를 천공 관통하면서 다리부 선단부가 반경 방향 외측으로 확대되도록 변형하게 되고 또한 상기 다리부 선단부는 상기 다이에 인접하는 받침측 피체결 부재를 관통하지 않고 그 속에 고정되도록 박아 넣어지고, 상기 변형 확대 개방 다리부와 상기 헤드부에 의해 상기 복수의 피체결 부재를 서로 연결하는 자동 천공 리벳 체결 장치에 있어서,
    상기 다이는 상기 자동 천공 리벳의 다리부의 중공 부분을 받치는 위치에 있어서 상기 펀치를 향해 연장되는 중앙핀과, 상기 중앙핀의 외주측에 상기 자동 천공 리벳의 다리부 선단부의 반경 방향 외측에의 변형을 가이드하는 오목부가 형성된 다이 본체로 이루어지고, 상기 중앙핀과 상기 다이 본체는 상기 핀을 향하는 중앙핀의 축 방향에 따라서 상대적으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 펀치에 의해 압박된 자동 천공 리벳이 상기 피체결 부재에 박아 넣어져 그 다리부 선단부가 상기 받침측 피체결 부재를 천공 관통하기 시작할 때, 상기 중앙핀이 상기 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하도록 상기 중앙핀을 상기 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  2. 제1항에 있어서, C형 프레임을 구비하고, 상기 펀치는 상기 C형 프레임의 일단부에 상기 C형 프레임의 타단부를 향해 이동 가능하게 부착되고, 상기 다이는 상기 C형 프레임의 타단부에 상기 펀치에 의해 박아 넣어지는 자동 천공 리벳을 받치도록 상기 펀치에 대향하여 부착되고, 상기 다이 본체는 상기 C형 프레임의 상기 타단부에 상기 중앙핀의 축 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있고, 상기 중앙핀은 상기 C형 프레임의 상기 타단부에 상기 다이 본체를 관통하여 핀의 선단부가 상기 펀치를 향해 돌출되 도록 고정 부착되어 있고, 상기 중앙핀을 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단은 상기 다이 본체와 상기 C형 프레임 사이에 마련되어 상기 다이 본체를 상기 펀치측으로 압박하는 스프링 수단인 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가동의 다이 본체는 펀치측 대경의 통형 부분과, 상기 C형 프레임의 상기 타단부의 부착 구멍 속을 슬라이드하는 소경의 통형 부분으로 이루어지고, 양 통형 부분의 중심에는 상기 중앙핀을 슬라이드 가능하게 받아들이는 구멍이 관통하고 있는 중공의 통형 부재로서 형성되어 있고, 상기 스프링 수단은 상기 대경 통형 부분과 상기 C형 프레임 사이에 설치된 접시 스프링으로 이루어지고, 상기 접시 스프링의 압박력은 상기 펀치에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 피체결 부재를 천공 관통하여 상기 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 상기 가동의 다이 본체를 펀치측으로 압박하지만, 상기 펀치에 의해 상기 자동 천공 리벳 다리부를 상기 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하는강한 압박력이 가해지면 상기 다이 본체가 C형 프레임측으로 이동하여 상기 중앙핀이 상기 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉하는 것을 가능하게 하는 스프링력인 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 C형 프레임의 상기 타단부에는 상기 다이 본체의 상기소경 통형 부분을 슬라이드 가능하게 수용하는 부착 구멍이 형성되어 있고, 상기 C형 프레임의 타단부에는 또한 상기 펀치와 반대측에 있어서 상기 부착 구멍에 이어지는 대경의 중앙핀 수용 구멍이 형성되어 있고, 상기 부착 구멍에는 상기 다이 본체가 상기 소경 통형 부분에 있어서 슬라이드 가능하게 부착되어 있고, 상기 중앙핀 수용 구멍에는 내벽에 암형 나사가 형성되어 있고, 상기 중앙핀 수용 구멍에는 상기 중앙핀이 상기 암형 나사에의 나사 결합에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  5. 제1항에 있어서, C형 프레임을 구비하고, 상기 펀치는 상기 C형 프레임의 일단부에 상기 C형 프레임의 타단부를 향해 이동 가능하게 부착되고, 상기 다이는 상기 C형 프레임의 타단부에 상기 펀치에 의해 박아 넣어지는 자동 천공 리벳을 받도록 상기 펀치에 대향하여 부착되고, 상기 다이 본체는 C형 프레임의 상기 타단부에 고정 부착되고, 상기 다이 본체에는 상기 중앙핀을 상기 핀의 선단부가 다이 본체를 관통하여 상기 펀치를 향해 돌출되도록 수용하는 중앙핀 수용실이 형성되고, 상기 중앙핀은 상기 중앙핀 수용실 속에 상기 핀의 축 방향에 따라서 이동 가능하게지지되어 있고, 상기 중앙핀을 다이 본체에 대해 상대적으로 이동시키는 수단은 유압 또는 공압에 의해 중앙핀을 상기 펀치측에 압박하는 유압 또는 공압 수단인 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유압 또는 공압 수단은 상기 펀치에 의해 박아 넣어진 자동 천공 리벳의 다리부 선단부가 상기 피체결 부재를 천공 관통하여 상기 받침측 피체결 부재로 진입할 때까지는 상기 중앙핀을 이동시키지 않지만, 상기 펀치에 의해 상기 자동 천공 리벳 다리부를 상기 받침측 피체결 부재에 천공 관통하기 시작하는 강한 압박력이 가해지면, 상기 중앙핀을 상기 받침측 피체결 부재의 다이측 면에 접촉시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  7. 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 현수하는 중공의 다리부로 이루어지는 자동 천공 리벳의 상기 중공 다리부를 체결 변형시키는 다이와, 이 다이를 향해 진퇴하는 펀치를 구비하고, 상기 다이는 외통 부재와, 이 외통 부재의 내주면에 내접하여 상기 외통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능한 내통 부재와, 이 내통 부재의 내주면에 내접하여 상기 내통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능하면서 또한 선단부 중앙에 융기부를 갖는 중앙핀을 구비하는 동시에, 이 다이는 상기 내통 부재를 그 전후 방향으로 이동시키는 내통 부재 이동 수단과, 상기 중앙핀을 그 전후 방향으로 이동시키는 중앙핀 이동 수단에 연결되고, 이들 각 이동 수단은 상기 펀치의 움직임에 개별로 연동하여 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재(63)의 두께및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭할 때까지는 상기 내통 부재의 선단부, 중앙핀의 융기부 선단부 및 외통 부재의 선단부를 서로 대략 동일 평면 상에 위치시켜 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭하면, 상기 내통 부재와 중앙핀을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시켜 그곳에서 정지시키는 동시에 이 때의 내통 부재와 중앙핀의 이동 속도는 상기 펀치의 이동 속도에 대략 맞춘 속도가 되고, 이들 내통 부재와 중앙핀이 각각의 상기 소정 위치에 도달하였을 때, 상기 중앙핀의 선단부 주연과 상기 내통 부재의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 내통 부재 이동 수단 및 중앙핀 이동 수단은 각각 상기 펀치의 움직임을 상기 내통 부재 또는 중앙핀 전후 방향의 움직임으로 변환하는 링크 기구 및 캠 기구로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 내통 부재의 후방 정지 위치 및 상기 중앙핀의 후방 정지 위치를 상기 피체결 부재의 두께 또는 자동 천공 리벳의 전체 길이 중 적어도 어느 한 쪽의 조건에 따라서 설정 및 변경하는 정지 위치 설정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동 천공 리벳 체결 장치.
  10. 대경의 헤드부와 상기 헤드부로부터 현수하는 중공의 다리부로 이루어지는 자동 천공 리벳의 상기 중공 다리부를 체결 변형시키는 다이이며, 이 다이는 외통 부재와, 이 외통 부재의 내주면에 내접하여 상기 외통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능한 내통 부재와, 이 내통 부재의 내주면에 내접하여 상기 내통 부재의 전후 방향에 따라서 이동 가능하면서 또한 선단부 중앙에 융기부를 갖는 중앙핀을 구비하고, 상기 내통 부재는 이 다이에 연결된 내통 부재 이동 수단에 의해 전후 방향으로 이동되고, 상기 중앙핀은 이 다이에 연결된 중앙핀 이동 수단에 의해 전후 방향으로 이동되고, 이들 각 이동 수단은 상기 펀치의 움직임에 개별로 연동하고, 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭할 때까지는 상기 내통 부재의 선단부, 중앙핀의 융기부 선단부 및 외통 부재의 선단부를 서로 대략 동일 평면 상에 위치시키고, 상기 자동 천공 리벳이 피체결 부재(63)의 두께 및 자동 천공 리벳(56)의 전체 길이의 조건으로부터 유도되는 길이에 걸쳐서 피체결 부재(63)를 펀칭하면, 상기 내통 부재와 중앙핀을 개별로 설정된 후방 소정 위치까지 이동시키는 동시에 이 때의 내통 부재와 중앙핀의 이동 속도는 상기 펀치의 이동 속도에 대략 맞춘 속도가 되고 이들 내통 부재와 중앙핀이 각각의 상기 소정 위치에 도달하였을 때, 상기 중앙핀의 선단부 주연과 상기 내통 부재의 선단부가 대략 동일 평면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 다이.
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