KR20050080118A

KR20050080118A - 금속판 소성유동 압출점접합장치 및 압출점접합방법

Info

Publication number: KR20050080118A
Application number: KR1020050063503A
Authority: KR
Inventors: 진인태
Original assignee: 진인태
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2005-08-11
Also published as: CZ307530B6; WO2007008046A1; DE112006001867B4; CN101222997B; US8283601B2; JP4717115B2; KR100743857B1; CN101222997A; DE112006001867T5; CZ200854A3; JP2009501086A; US20080197117A1

Abstract

본원 발명은 겹쳐진 두 장의 금속판을 접합하기 위하여 두장의 중첩된 금속판과 접합소재로 사용되는 한장의 소재금속띠판의 부분적인 면과 점접촉하고 있는 압출점접합금형의 원통형 전극에의한 전기저항 순간가열방법으로 한 장의 소재금속띠판과 두 장의 접합될 금속판을 부분가열한 상태에서 압출점접합상부금형내로 삽입된 압출점접합펀치로써 압출점접합상부금형과 콘테이너펀칭금형사이에 놓여있는 한 장의 가열된 소재금속띠판을 펀칭하여 한 개의 가열된 압입소재를 만든 후 거의 동시에 압출점접합펀치의 압축하중에 의해 상기의 펀칭된 압입소재를 압출점접합하부금형과 콘테이너펀칭금형판의 사이에 놓여 있는 두장의 중첩된 금속판상의 부분가열된 면에 압입하면서 압입소재와 두장의 접합될 금속판소재를 압출점접합하부금형의 출구구멍으로 압출할 때 강한 압출압력과 전단력에 의해서 중첩된 금속판을 소성유동적으로 접합하도록 하는 압출점접합장치와 압출점접합방법을 특징으로 한다.

Description

금속판 소성유동 압출점접합장치 및 압출점접합방법{Extru-spot welding device and method by plasticity flow of metal sheets}

비교적 두께가 얇은 두 장의 금속판을 접합하는 방법의 종류에는 부분적인 면적상에서 전기저항에 의한 열과 압력에 의하여 중첩된 금속판사이의 접촉면을 용융하여 두 금속판을 접합하는 점용접(spot welding)의 용융 접합법과 두 장의 금속판을 리벳으로 연결하여 접합하는 리벳팅의 기계적 접합법이 있다. 상기 두 접합방법에는 각각의 장점이 있으나 용융 접합법인 점용접은 전기저항으로 발생하는 순간열에 의해 금속판의 접촉면들을 용융시켜 접합하기 때문에 고전류의 접촉으로 인하여 아크가 발생하여 환경적인 문제나 용접면의 불량등의 문제점을 내포하고 있다.

또한 리벳에 의한 접합법은 리벳의 기계적 강도에 의한 우수한 접합특성과 실온에서 작업하는 장점이 있는 반면에 한 개의 리벳을 사용할 경우는 판재의 수직및 수평결합은 우수하나 리벳벽면이 금속판과 결합이 분리되어 있어 회전결합이 취약하여 다수의 리벳을 사용해야하고 리벳의 머리부의 성형이 선행되어야하며 또한 리벳이 삽입될 두 금속판재의 천공과 중심을 일치시키는 다소 복잡한 공정이 선행되어야하는 단점이 있다. 그리고 최근에는 상기의 리벳접합의 단점을 획기적으로 개선하기위하여 셀프피어싱(self piercing) 리벳을 사용하여 금속판의 천공과 동시에 리벳의 회전에 의한 마찰열에 의해 용융풀을 형성하여 리벳과 금속판과의 용융접합으로 리벳팅하는 새로운 접합방법이 소개되고 있다.

그러나 본원발명은 상기의 점용접의 특징인 두 금속판사이의 수평 접합면에 접합강도를 결정하는 용융풀(fusion pool)을 형성하기위한 전기저항에의한 아크가 발생하지 않고 그리고 셀프피어싱 리벳결합의 특징인 천공과 동시에 리벳의 회전에 의한 마찰열에 의해 용융풀을 형성하기 위한 셀프피어싱 리벳의 회전공정과 셀프피어싱리벳의 선행적인 제조가 필요없는 새로운 접합방법으로서 기존의 점용접(spot welding)의 강한 고전류에 의한 순간가열과 기존의 리벳접합(riveting)의 셀프피어싱 압입천공공정을 결합하여 전기저항에의한 순간가열과 동시에 같은 재질의 압입소재를 압출하여 강한 압출압력과 전단력에 의하여 소성유동적으로 접합하는 간단하면서도 강한 접합력을 가진 새로운 형태의 점접합방법이다.

따라서 아크가 발생하지 않을 정도의 온도인 열간소성가공온도로 가열하기위한 전기저항 가열방법과 소재금속띠판에서 천공되어진 압입소재가 두 금속판과 동시에 압출되도록 하는 압출점접합금형의 구조와 압출점접합펀치의 압력에 의하여 압입소재와 두 금속판이 소성유동적으로 접합하도록 하여 기존의 전기저항 점용접방법과 리벳접합방법의 단점들을 해결할 새로운 접합방법을 발명하게 되었다.

비교적 얇은 두장의 중첩된 금속판을 용접하기위하여 산업계에 널리 쓰이는 기존의 전기저항 점용접(spot welding)으로 용접할 때 발생하는 전기저항에 의한 아크를 발생시키지 않고 점접합할수 있도록 하며 비교적 얇은 두장의 중첩된 금속판을 기계적으로 접합하기 위하여 산업계에 널리 사용하고 있는 리벳팅(riveting)으로 접합할 때 생기는 기계적강도를 유지하기위한 리벳의 머리부와 꼬리부의 돌출금속이 필요없이 리벳접합할 수 있도록하기 위하여 상기 두 접합방법의 각각의 장점인 점용접의 가열방법의 우수성과 리벳강도의 우수성을 결합하여 각각의 장점을 살리고 각각의 단점을 해소한 새로운 접합방법인 소성유동 압출점접합장치와 압출점접합방법의 발명이 기술적 과제이다.

본원 발명은 두 장의 중첩된 금속판(1)을 접합하기 위하여 금속판(1)과 같은 종류의 재질로 된 한 장의 소재금속띠판(2)과; 소재금속띠판(2)을 공급하고 회수하는 소재공급장치와; 상기의 소재금속띠판(2)으로 부터 천공된 압입소재(3)와; 한 장의 소재금속띠판(2)을 상부에서 클램핑하고 압출점접합펀치(8)를 안내하며 전극(13)으로 사용되는 원통형 압출점접합상부금형(5)과; 중첩된 금속판(1)을 상부에서 클램핑하며 한장의 소재금속띠판(2)으로부터 한 개의 압입소재(3)를 펀칭하며 펀칭된 압입소재(3)와 압출점접합펀치(8)를 안내하는 압출콘테이너와 전극(14)으로 사용되는 원통형 콘테이너펀칭금형판(6)과; 중첩된 두 장의 금속판(1)을 지지하며 압출된 과잉금속(26)을 세이빙전단하는 세이빙금형과 전극(15)으로 사용되는 원통형 압출점접합하부금형(7)과; 그리고 소재금속띠판(2)을 펀칭하여 압입소재(3)를 만들고 압입소재(3)에 하중을 가하여 압입소재(3)와 중첩된 금속판(1)부분소재을 동시에 압출하는 압출점접합펀치(8)로 구성된 압출점접합장치로써:

원통형 압출점접합상부금형(5)과 원통형 콘테이너펀칭금형판(6)을 두 전극으로하여 전류를 통전시킬 때 그 사이에 클램프스프링(38)으로써 클램핑되어 있는 한장의 소재금속띠판(2)을 급속히 부분가열하여; 원통형 압출점접합상부금형(5)의 구멍(9)으로부터 삽입된 압출점접합펀치(8)에 의해서 클램핑되어 있는 상기의 한 장의 소재금속띠판(2)을 먼저 펀칭하여 산화막이 형성되지 않은 벽면을 가진 한 개의 가열된 압입소재(3)를 만든 후; 중첩된 금속판(1)의 상부의 부분적인 면과 접촉하고 있는 원통형 콘테이너펀칭금형판(6)과 하부의 원통형 압출점접합하부금형(7)을 두 전극으로 하여 전류를 통전시킬 때 그 사이에 있는 중첩된 두장의 금속판(1)이 급속히 부분가열함과 동시에; 압출점접합펀치(8)의 압축하중에 의해 콘테이너펀칭금형판(6)과 압출점접합하부금형(7)사이에 클램핑되어 있는 두장의 금속판(1)상의 부분가열된 면에 상기의 가열된 압입소재(3)를 압입하여; 가열된 압입소재(3)와 가열된 두장의 금속판(1)소재가 소성유동하면서 콘테이너펀칭금형구멍(10)의 단면적보다 작은 압출점접합하부금형구멍(11)으로 압출될 때 강한 압출압력과 전단력에의해서 중첩된 두 금속판(1)을 접합하도록하는 압출점접합방법을 특징으로 한다.

이 때 점용접방법의 장점인 전기저항 순간가열법으로 부분가열된 압입소재(3)와 융융점이하의 온도로 부분가열된 중첩된 두장의 금속판(1)을 사용하기 때문에 기존의 점용접에서 발생하는 아크가 발생하지 않도록 해야하는 기술적과제가 해결되고; 그리고 한 장의 소재금속띠판(2)의 두께를 접합할 두장의 금속판(1) 두께의 합한 두께와 같게 하고 압출점접합하부금형구멍(11)의 단면적을 콘테이너펀칭금형판구멍(10)의 단면적보다 작게하여 압입소재(3)와 두 금속판(1)이 압출될 때 압출점접합하부금형(7)의 작은 출구구멍(11)에 의한 압출효과로 강한 압출압력과 전단력이 발생하면서 소성접합되도록하여 리벳결합의 머리부와 꼬리부를 성형해야하는 단점을 해소하고; 그리고 압입소재(3)와 두장의 금속판(1)의 소재와 합쳐지면서 생긴 과잉금속(26)을 압출점접합하부금형(7)의 출구구멍(11)으로 압출한 후 압출점접합하부금형(7)의 세이빙가공에 의하여 압출된 과잉금속(26)을 전단하여 리벳결합의 단점인 머리부와 꼬리부의 돌출금속을 제거하여 깨끗한 접합면을 유지해야하는 기술적 과제를 해결하도록하는 것이 특징이다.

본원 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 압출점접합금형의 단면도로서 두 장의 접합하고자하는 중첩된 금속판(1)과; 이 중첩된 금속판(1)을 접합하기 위해 사용되는 소재인 접합하고자 하는 금속판(1)과 같은 종류의 재질로 된 한 장의 소재금속띠판(2)과; 한 장의 소재금속띠판(2)을 상부에 있는 클램프스프링(38)에의하여 클램핑하고 압출점접합펀치(8)를 안내하며 압출점접합상부금형전극(13)을 포함하는 원통형 압출점접합상부금형(5)과; 중첩된 금속판(1)을 압출점접합하부금형(7)의 상부에서 클램핑하고 한장의 소재금속띠판(2)으로부터 한 개의 압입소재를 펀칭하며 펀칭된 압입소재와 압출점접합펀치(8)를 안내하는 압출콘테이너와 콘테이너펀칭금형판전극(14)을 포함하는 원통형 콘테이너펀칭금형판(6)과; 중첩된 두 장의 금속판(1)을 지지하며 압입소재와 두 장의 금속판(1) 부분소재를 압출하는 압출다이로 사용되며 압출된 과잉금속을 세이빙전단하는 세이빙금형과 압출점접합하부금형전극(15)으로 사용되는 원통형 압출점접합하부금형(7)과; 그리고 소재금속띠판(2)을 펀칭하여 압입소재를 만들고 압입소재에 하중을 가하여 압입소재와 중첩된 금속판(1)을 동시에 압출하는 압출점접합펀치(8)로 구성된 압출점접합금형을 도시하고 있다.

도 2는 중첩된 두 금속판(1)의 접합위치의 하면에 압출점접합하부금형구멍(11)위에 위치한 후 콘테이너펀칭금형판의 구멍을 접합하고자하는 위치의 중심부에 일치시킨 후 콘테이너펀칭금형판으로써 중첩된 두 금속판(1)을 클램핑함과 동시에 압출점접합상부금형속에 있는 클램핑스프링에의하여 소재금속띠판(2)을 클램핑하여 세 장의 금속판을 구속한 후 상기 상하부 압출점접합금형과 콘테이너펀칭금형판에 연결된 전원공급장치에 의해 한 장의 소재금속띠판(2)과 접합하고자하는 두 장의 중첩된 금속판(1)에 전류를 통전시켜 상기 세 금속판에 전기적 저항으로 발생한 열에 의해서 급속히 부분가열한 후 압출점접합펀치(8)로써 한 장의 소재금속띠판(2)으로부터 펀칭된 압입소재(3)를 만든 후 압출점접합펀치(8)의 압축하중에 의해서 상기의 가열된 압입소재(3)를 두장의 중첩된 금속판(1)상의 부분가열된 면에 압입하여 압입소재(3)와 두 장의 금속판(1)소재가 콘테이너펀칭금형판구멍(10)의 단면적보다 작은 압출점접합금형의 출구단면구멍(11)으로 압출할 때 소성유동적으로 접합하면서 압출된 과잉금속(26)을 압출점접합하부금형으로써 세이빙전단하여 접합표면에 돌출금속이 없는 압출점접합공정도를 나타내고 있다.

도 3은 압출점접합장치에 사용되는 순간가열장치의 구성을 도시한 것으로 기존의 점용접에 사용되는 전극과는 달리 세 개의 전극으로 구성되어 있는 것이 특징이다. 고전류공급장치(12)에 연결된 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)을 가운데 전극으로 배치하고 상부에 원통형 압출점접합상부금형전극(13)을 상부에 배치하여 상기의 두 전극에 전류를 통전할 때 그 사이에 있는 한 장의 소재금속띠판을 전기저항에 의해 급속히 부분가열하는 전극배치와 고전류공급장치(12)에 연결된 원통형압출점접합하부금형전극(15)을 가운데 있는 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14) 하부에 배치하여 상기의 두 전극에 전류를 통전할 때 그 사이에 있는 두 장의 접합될 금속판을 급속히 부분가열하도록 전극이 배치되어있는 순간가열장치를 도시하고 있다.

그리고 각각의 전극의 단면모양은 중심축을 기점으로 동심원의 원통형 형상으로 되어 있어 상기 세 개의 원통형 전극내의 구멍(9)(10)(11)으로 압출점접합펀치가 이동하면서 소재금속띠판이 펀칭되어지고 펀칭된 압입소재가 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)의 구멍(10)으로 통과하도록하여 접합될 두 금속판에 압입된 후 소성유동에 의하여 압출과 동시에 접합되면서 과잉금속이 압출점접합하부금형전극(15)의 구멍(11)으로 배출되도록 하는 전극구조를 가지고 있는 것이 특징이다.

도 4는 압출점접합장치에 사용되는 고주파 순간가열장치를 도시한 것으로 원통형 압출점접합상하부금형 및 원통형 콘테이너펀칭금형판내에 고주파 유도코일(17)을 삽입하여 두 장의 금속판과 한장의 소재금속띠판(2)을 급속하게 부분가열하도록 구성된 것이 특징이다. 고주파 유도전류공급장치(16)에 연결되어 있는 압출점접합상부금형유도코일(17)이 원통형 압출점접합상부금형전극(13)을 둘러싸고 있고 콘테이너펀칭금형판유도코일(18)이 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)주위에 배치되도록하여 압출점접합상부금형과 콘테이너펀칭금형판사이에 놓여 있는 한 장의 소재금속띠판을 유도전류에 의해 급속히 부분가열하도록 배치하고 원통형 압출점접합하부금형전극(15)을 둘러싸고 있는 유도코일(19)과 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)주위에 배치된 유도코일(18)에 의하여 그 사이에 놓여 있는 두 장의 접합될 금속판을 유도전류에 의해 급속하게 부분가열하도록 유도코일이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 순간가열장치를 도시하고 있다.

도 5는 압출점접합장치에 사용되는 레이저 순간가열장치를 도시한 것으로 레이져전원공급장치(20)에 연결된 압출점접합펀치(8)의 선단 중심홈에 놓여있는 레이저소스(21)와 압출점접합하부금형구멍(11) 하단부에 설치된 레이저소스(22)의 배치를 통하여 한장의 소재금속띠판과 두 장의 금속판을 급속하게 부분가열하도록 구성된 것이 특징이다. 압출점접합펀치(8)의 선단 중심홈사이에 놓여 있는 레이저소스(21)에 의하여 압출점접합상부금형과 콘테이너펀칭금형판사이에 놓여 있는 한 장의 소재금속띠판을 상부로부터 급속히 부분가열하도록 배치하고 압출점접합하부금형구멍(11) 하단부에 설치된 레이저소스(22)에 의하여 접합될 두 금속판이 하부로부터 급속하게 부분가열되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 순간가열장치를 도시하고 있다.

접합하고자하는 두 금속판과 한장의 소재금속띠판을 가열하는 방법 및 장치의 실시예로서 상기 세가지의 가열예를 들수 있는 데 소재금속띠판과 중첩된 두 금속판을 가열하여 펀칭가공과 압출점접합가공시에 펀칭하중과 접합하중을 줄임과 동시에 소성유동접합이 가능하도록 하기 위해서 금형내의 작은 공간에서 순간적인 부분가열에 적합한 가열조건을 만족하기만 하면 가열방법은 어떤 것을 사용하더라도 본원발명의 적용이 가능하다. 도 3 내지 도 5에서 처럼 기본적으로는 압출점접합상하부금형과 콘테이너펀칭금형을 전극으로 사용하여 금속판을 가열하는 방법이 있고 금형내부에 고주파코일을 삽입하여 고주파유도전류에 의한 금속판을 가열하는 방법이 있다. 또한 펀치의 중심부 놓여 있는 레이저소스와 압출점접합하부금형의 출구부에 놓여있는 레이져 소스에 의한 접합될 두 금속판에 부분적으로 신속히 가열하는 방법을 포함하여 세 가지 방법을 예를 들 수 있는 데 상기 방법들 공히 한장의 소재금속띠판과 두 장의 금속판을 용융하지 않고 금속의 종류에 따라 용융되기전의 열간소성가공 온도범위내에서 가열하여 사용한다.

도 6은 압출점접합하부금형(7)의 세이빙가공 슬라이딩 구조를 도시하고 있는 것으로 접합된 금속판(1)의 하면과 압출점접합하부금형(7)의 상면이 상호 밀착하여 압출점접합하부금형(7)을 수평방향으로 돌출된 과잉금속(26) 폭크기만큼 슬라이딩하도록하여 압출점접합하부금형(7)의 구멍(11)으로 압출되어 금속판(1)의 하부면상에 붙어 있는 과잉금속(26)을 압출점접합하부금형(7)이 세이빙전단하여 접합면 하부표면에 깨끗한 접합면으로 만들어 두 장의 금속판(1)이 점접합후 접합표면에 금속 돌출부가 없는 접합면을 만들기 위한 세이빙금형 구조를 도시하고 있다.

도 7은 소재금속띠판으로부터 펀칭된 임의단면 압입소재(3)의 단면과 배치를 도시하고 있는 것으로 펀칭된 압입소재(3)의 단면형상이 원통형이나 접합된 금속판의 회전변위를 억제하는 삼각형(27)을 포함한 다양한 단면형상을 가진 압입소재(3)의 임의 형상과 압출점접합금형 및 콘테이너금형판의 구멍의 갯수가 한 개를 기본으로 하고 있으나 압출점접합금형의 구멍의 갯수를 임의갯수로 바꾸어 다양한 구멍의 배치를 통하여 접합된 금속판의 회전변위를 억제하는 임의의 구멍갯수와 임의의 구멍배치를 도시하고 있다.

도 8은 압출점접합장치의 단면도를 도시한 것으로 소재금속띠판(2)의 공급은 한 번의 압출점접합가공후 압출하중유공압실린더(32)에 부착된 압출점접합펀치와 클램핑하중유압실린더(31)가 복귀하는 동안 공급측 금속띠판롤(23)에서 감겨진 금속띠판이 풀려나와 펀칭을 기다린 후 다시 펀칭되어 압출점접합펀치가 복귀할 때 펀칭된 스크랩금속띠판(24)을 맞은편 금속띠판롤(25)에서 감기도록하는 연속 금속띠판공급장치에 의해서 연속적으로 소재금속띠판(2)이 공급되어지도록하며 소재금속띠판(2)의 사용이 완료하게 되면 금속띠판롤을 교체하여 소재금속띠판(2)을 연속적으로 공급하도록 한다. 압출점접합펀치를 구동하는 하중은 기본적으로 유압시스템 혹은 공기압시스템에 의한 한번의 하중으로 점접합하는 것이 기본이나 압출점접합펀치에 충격반복하중을 가하여 점접합하도록하고 하중의 범위와 형태는 적절히 사용하게 된다. 또한 압출된 과잉금속을 세이빙하기위하여 압출점접합하부금형(7)을 판재의 수평방향으로 왕복운동하기 위하여 상기 유공압시스템에 연계하여 압출점접합하부금형에 부착된 세이빙하중유압실린더(33)의 왕복이송하중을 가하게 한다. 그리고 세이빙 후의 과잉금속은 압출점접합하부금형(7)밑에 위치한 과잉금속수집통(36)을 통하여 모은 다음 적절한 시기에 수집통을 교체할 수 있는 압출점접합장치를 도시하고 있다.

도 9는 압출점접합장치가 부착된 다관절 로봇장치(37)를 도시하고 있는 것으로 일반적으로 점용접에 사용되는 다관절 로봇장치(37)의 선단에 압출점접합장치를 부착하여 전극에 전원을 공급하기위한 전원공급장치와 클램핑하중, 압출하중 및 세이빙하중을 공급하기위한 유공압시스템을 포함하고 있는 용접로봇시스템에 의하여 중첩된 금속판의 접합할 위치상에 압출점접합장치를 이동시키도록 하는 다관절로봇장치가 결합된 압출점접합장치를 도시하고 있다.

비교적 얇은 두 금속판을 중첩하여 부분적으로 접합하는 점용접은 자동차의 바디의 용접에 주로 사용되어진다. 이 때 주로 사용되어지는 금속판의 종류가 강철판이어서 고전류가 통전될 때 전기저항이 우수하여 두 금속판의 접합면이 잘 용융되어 접합이 비교적 양호하다. 그러나 접합되어질 금속판의 종류가 경금속일 경우는 고전류에 의한 전기저항이 낮아 접합면을 용융하기가 쉽지 않다. 따라서 용융되기전의 가열상태에 있는 경금속판에 강한 압력을 가하여 소성유동적으로 접합시키게 되면 아크가 발생하지 않는 상태에서 열간상태의 금속판이 접합소재로 사용되는가열된 압입소재와 더불어 압출되면서 강한 압력으로 접합하게 되어 접합강도가 우수한 점접합을 얻을 수 있을 뿐 아니라 거의 용융온도의 범위까지 가열한 고상상태의 접합이므로 비교적 작은 압입하중에서도 압출점접합이 가능하여 기존의 점용접(spot-welding) 로봇장치의 헤드부를 압출점접합장치로 교체하고 유공압시스템을 추가하면 기존의 점용접 로봇시스템을 사용할 수 있기 때문에 기존의 생산라인상에 향후 알루미늄을 사용하는 차체의 점접합방법에 신속한 적용이 기대된다.

도 1은 압출점접합금형의 단면도를 도시하고 있다

도 2는 압출점접합공정을 도시하고 있다.

도 3은 압출점접합장치에 사용되는 전기저항 순간가열장치를 도시하고 있다.

도 4는 압출점접합장치에 사용되는 고주파 순간가열장치를 도시하고 있다.

도 5는 압출점접합장치에 사용되는 레이저 순간가열장치를 도시하고 있다.

도 6은 압출점접합하부금형의 세이빙가공 슬라이딩구조를 도시하고 있다.

도 7은 임의단면 압입소재 형상과 배치를 도시하고 있다.

도 8은 압출점접합장치의 단면도를 도시하고 있다

도 9는 압출점접합장치가 부착된 다관절로봇장치를 도시하고 있다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 금속판 2: 소재금속띠판 3: 압입소재 4:소재공급장치 5: 압출점접합상부금형 6: 콘테이너펀칭금형판 7: 압출점접합하부금형 8: 압출점접합펀치 9: 압출점접합상부금형구멍 10: 콘테이너펀칭금형판구멍 11: 압출점접합하부금형구멍 12: 고전류공급장치 13: 압출점접합상부금형전극 14: 콘테이너펀칭금형판전극 15: 압출점접합하부금형전극 16: 유도전류공급장치 17: 압출점접합상부금형유도코일 18: 콘테이너펀칭금형판유도코일 19: 압출점접합하부금형유도코일 20: 레이저전원공급장치 21: 압출점접합펀치레이저소스 22: 압출점접합하부금형레이저소스 23: 공급측금속띠판롤 24: 스크랩금속띠판 25: 회수측금속띠판롤 26: 과잉금속 27: 삼각형 28: 다관절로봇장치상부암 29: 다관절로봇장치하부암 30: 로봇장치연결부 31: 클램핑하중유공압실린더 32:압출하중유공압실린더 33: 세이빙하중유공압실린더 34: 아이들롤러 35: 압출점접합하부금형지지대 36: 과잉금속수집통 37: 다관절로봇장치 38: 클램프스프링

Claims

두 장의 접합하고자하는 중첩된 금속판(1)과; 이 중첩된 금속판(1)을 접합하기 위해 사용되는 소재인 접합하고자 하는 금속판(1)과 같은 종류의 재질로 된 한 장의 소재금속띠판(2)과; 소재금속띠판(2)을 공급하고 회수하는 소재공급장치와; 상기 소재금속띠판(2)으로 부터 천공된 가열된 압입소재(3)와; 한 장의 소재금속띠판(2)을 상부에 있는 클램프스프링(38)에의하여 클램핑하고 압출점접합펀치(8)를 안내하며 전극(13)으로 사용되는 원통형 압출점접합상부금형(5)과; 중첩된 금속판(1)을 압출점접합하부금형(7)의 상부에서 클램핑하고 한장의 소재금속띠판(2)으로부터 한 개의 압입소재(3)를 펀칭하며 펀칭된 압입소재(3)와 압출점접합펀치(8)를 안내하는 압출콘테이너와 전극(14)으로 사용되는 원통형 콘테이너펀칭금형판(6)과; 중첩된 두 장의 금속판(1)을 지지하며 압입소재(3)와 두 장의 금속판(1) 부분소재를 압출하는 압출다이로 사용되며 압출된 과잉금속(26)을 세이빙전단하는 세이빙금형과 전극(15)으로 사용되는 원통형 압출점접합하부금형(7)과; 그리고 소재금속띠판(2)을 펀칭하여 압입소재(3)를 만들고 압입소재(3)에 하중을 가하여 압입소재(3)와 중첩된 금속판(1)부분소재를 동시에 압출하는 압출점접합펀치(8)로 구성된 압출점접합장치.
두 장의 중첩된 금속판(1)을 접합하기 위하여 중첩된 두 금속판(1)의 접합위치의 하면에 압출점접합하부금형(7)을 위치한 후 콘테이너펀칭금형판구멍(10)을 접합하고자하는 위치의 중심부에 일치시킨 후 콘테이너펀칭금형판(6)으로써 중첩된 두 금속판(1)을 클램핑함과 동시에 압출점접합상부금형(5)속에 있는 클램핑스프링(38)의하여 소재금속띠판(2)을 클램핑하여 세 장의 금속판(1)을 구속한 후; 원통형 압출점접합상부금형전극(13)과 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)을 두 전극으로하여 전류를 통전시킬 때 그 사이에 클램프스프링(38)으로써 클램핑되어 있는 한장의 소재금속띠판(2)을 급속히 부분가열하여; 원통형 압출점접합상부금형구멍(9)으로부터 삽입된 압출점접합펀치(8)에 의해서 클램핑되어 있는 상기의 한 장의 소재금속띠판(2)을 먼저 펀칭하여 산화막이 형성되지 않은 벽면을 가진 한 개의 가열된 압입소재(3)를 만든 후; 중첩된 금속판(1)의 상부에 있는 부분적인 면과 접촉하고 있는 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)과 하부에 있는 원통형 압출점접합하부금형전극(15)을 두 전극으로 하여 전류를 통전시킬 때 그 사이에 있는 중첩된 금속판(1)이 급속히 부분가열함과 동시에; 압출점접합펀치(8)의 압축하중에 의해 콘테이너펀칭금형판(6)과 압출점접합하부금형(7)사이에 클램핑되어 있는 두장의 금속판(1)상의 부분가열된 면에 상기의 가열된 압입소재(3)를 압입하여; 가열된 압입소재(3)와 가열된 두장의 금속판(1) 부분소재가 소성유동하면서 콘테이너펀칭금형판구멍(10)의 단면적보다 작은 압출점접합하부금형구멍(11)으로 압출될 때 강한 압출압력과 전단력에의해서 압입소재(3)와 중첩된 두 금속판(1)을 접합하도록하는 압출점접합방법.
제 2항에 있어서 두 장의 금속판(1)과 한장의 소재금속띠판(2)을 급속하게 부분가열하기 위하여 기존의 점용접에 사용되는 전극과는 달리 세 개의 전극으로 구성하여 고전류공급장치(12)에 연결된 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)을 가운데 전극으로 배치하고 상부에 원통형 압출점접합상부금형전극(13)을 배치하여 상기 두 전극에 전류를 통전할 때 그 사이에 있는 한 장의 소재금속띠판(2)을 전기저항에 의해 급속히 부분가열하는 전극배치와 가운데 있는 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14) 하부에 고전류공급장치(12)에 연결된 원통형 압출점접합하부금형전극(15)을 배치하여 상기 두 전극에 전류를 통전할 때 그 사이에 있는 두 장의 접합될 금속판(1)을 급속히 부분가열하도록 전극을 배치하도록 하는 것과 각각의 전극의 단면모양이 중심축을 기점으로 동심원의 원통형 형상으로 되어 있어 상기 세 개의 원통형 전극내의 구멍(9)(10(11)으로 압출점접합펀치(8)가 이동하면서 소재금속띠판(2)이 원통형 압출점접합상부금형구멍(9)으로 펀칭되어지고 펀칭된 압입소재(3)가 원통형 콘테이너펀칭금형판구멍(10)으로 통과하도록하여 접합될 두 금속판(1)의 가열된 부분에 압입된 후 소성유동에 의하여 압출과 동시에 접합되면서 과잉금속(26)이 원통형 압출점접합하부금형구멍(11)으로 배출되도록 하는 전극구조로써 금속판(1)을 가열하는 순간부분가열방법.
제 2항에 있어서 접합될 두 장의 금속판(1)과 한장의 소재금속띠판(2)을 급속하게 부분가열하기 위하여 고주파 유도전류공급장치(16)에 연결되어 있는 압출점접합상부금형유도코일(17)이 원통형 압출점접합상부금형전극(13)을 둘러싸고 있고 콘테이너펀칭금형판유도코일(18)이 원통형 콘테이너펀칭금형판전극(14)주위에 배치되도록하여 압출점접합상부금형(5)과 콘테이너펀칭금형판(6)사이에 놓여 있는 한 장의 소재금속띠판(2)을 유도전류에 의해 급속히 부분가열하도록 배치하고 원통형 압출점접합하부금형전극(15)을 둘러싸고 있는 압출점접합하부금형유도코일(19)과 원통형 콘테이너펀칭금형판구멍(10)주위에 배치된 콘테이너펀칭금형판유도코일(18)에 의하여 그 사이에 놓여 있는 두 장의 접합될 금속판(1)을 유도전류에 의해 급속하게 부분가열하도록 배치된 유도코일으로써 금속판(1)을 급속하게 부분가열하는 순간부분가열방법.
제 2항에 있어서 접합될 두 장의 금속판(1)과 한장의 소재금속띠판(2)을 급속하게 부분가열하기 위하여 레이져전원공급장치(20)에 연결되어 있으며 압출점접합펀치(8)의 선단 중심홈사이에 놓여 있는 압출점접합펀치레이저소스(21)에 의하여 압출점접합상부금형(5)과 콘테이너펀칭금형판(6)사이에 놓여 있는 한 장의 소재금속띠판(2)을 상부로부터 급속히 부분가열하도록 배치하고 압출점접합하부금형(7)의 압출구멍(11) 하단부에 설치된 압출점접합하부금형레이저소스(22)에 의하여 접합될 두 금속판(1)이 하부로부터 급속하게 부분가열되도록 배치된 레이저소스로써 금속판(1)을 급속하게 부분가열하는 순간부분가열방법.
제 2항에 있어서 소재금속띠판(2)의 공급을 위해서 한 번의 압출점접합가공후 압출하중유공압실린더(32)에 부착된 압출점접합펀치(8)와 클램핑하중유압실린더(31)가 복귀하는 동안 공급측 금속띠판롤(23)에서 감겨진 금속띠판이 풀려나와 펀칭을 기다린 후 다시 펀칭되어 압출점접합펀치(8)가 복귀할 때 펀칭된 스크랩금속띠판(24)을 맞은편 금속띠판롤(25)에서 감기도록하는 연속 금속띠판공급장치에 의해서 연속적으로 소재금속띠판(2)이 공급되고 회수되도록하고 소재금속띠판(2)의 사용이 다하게 되면 금속띠판롤을 교체하여 소재금속띠판(2)을 연속적으로 공급하도록하는 압출점접합방법.
제 2항에 있어서 압출점접합펀치(8)에 의해서 압입소재(3)를 압입할 때 압출점접합펀치(8)의 선단이 중첩된 금속판(1)의 상면까지 압입하도록하여 접합된 금속판(1)의 상면에 리벳의 머리부와 같은 돌출금속을 만들지 않고 압입되어 접합면 상부표면에 깨끗한 접합면으로 만들고; 접합된 금속판(1)의 하면과 압출점접합하부금형(7)의 상면이 상호 밀착하여 세이빙하중유압실린더(33)에 연결된 압출점접합하부금형(7)을 수평방향으로 돌출된 과잉금속(26)의 폭크기만큼 슬라이딩하도록하여 압출점접합하부금형구멍(11)으로 압출되어진 금속판(1) 하부면상에 붙어 있는 과잉금속(26)을 압출점접합하부금형(7)이 세이빙전단하여 접합면 하부표면에 깨끗한 접합면으로 만들어 두 장의 금속판(1)이 점접합후 깨끗한 접합면으로 점접합되는 압출점접합방법.
제 2항에 있어서 압출점접합펀치(8)에 의해서 압입소재(3)를 펀칭한 후 압출점접합펀치(8)의 압축하중에 의해 콘테이너펀칭금형판(6)과 압출점접합하부금형(7)사이에 클램핑되어 있는 두장의 금속판(1)상의 부분가열된 면에 상기의 가열된 압입소재(3)를 압입할 때 압출점접합펀치(8)의 압축하중을 반복적인 충격하중으로 연속가압하여 압입소재(3)와 가열된 두장의 금속판(1) 부분소재를 강한 반복 압출압력과 강한 반복 전단력으로 균일한 소성유동을 발생하여 중첩된 두 금속판(1)을 소성적으로 접합하도록하는 압출점접합방법.
제 1항에 있어서 압출점접합금형 및 콘테이너금형판의 구멍(10)의 형상이 원통형을 기본으로 하고 있어 펀칭된 압입소재(3)의 단면형상이 원통형이나 접합된 금속판(1)의 회전변위를 억제하는 삼각형(27)을 포함한 다양한 단면형상을 가진 압입소재(3)의 임의 형상에 따라 압출점접합금형의 구멍의 단면도 임의단면으로 바꾸어 임의단면통형 압출점접합금형과 임의단면통형 콘테이너펀칭금형판(6)과 임의단면 압출점접합펀치(8)로써 구성된 압출점접합장치.
제 1항과 제 9항에 있어서 압출점접합금형 및 콘테이너금형판의 구멍의 갯수가 한 개를 기본으로 하고 있으나 압출점접합금형의 구멍의 갯수를 임의갯수로 바꾸어 다양한 구멍의 배치를 통하여 접합된 금속판(1)의 회전변위를 억제하는 임의의 구멍갯수와 임의의 구멍배치를 가진 상하부 압출점접합금형(5)(7)과 콘테이너펀칭금형판(6) 및 임의 갯수의 펀치를 가진 압출점접합펀치(8)로써 구성된 다접점 압출점접합장치.
제 1항에 있어서 일반적인 점용접에 사용되는 다관절로봇장치(37)의 선단에 압출점접합장치를 부착하여 전극에 전원을 공급하기위한 전원공급장치와 클램핌하중과 압출하중 및 세이빙하중을 공급하기위한 유공압시스템을 포함하고 있는 용접로봇시스템에 의하여 중첩된 금속판(1)의 접합될 위치상에 압출점접합장치를 자동적으로 이동시키도록하는 다관절로봇장치(37)와 결합된 압출점접합장치.

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