KR20060027331A

KR20060027331A - 엔지니어드 용접 블랭크 및 엔지니어드 용접 블랭크를생산하는 방법

Info

Publication number: KR20060027331A
Application number: KR1020057023828A
Authority: KR
Inventors: 제임스 더블유 왈더
Original assignee: 쉴로 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2004-06-12
Publication date: 2006-03-27
Also published as: JP2007504958A; EP1633505A2; US6957848B2; WO2004112980A3; US20040251711A1; EP1633505A4; JP4790617B2; WO2004112980A2

Abstract

본 발명은 차량 도어 패널 조립체와 같은 엔지니어드 용접 블랭크 즉 테일러 용접 블랭크를 필요로 하는 사용처에 사용되는 레이저 용접 블랭크(50)이다. 두께가 다른 2 개의 시트 금속편(60, 62)은 그 사이에 경계면(58)이 형성되도록 에지와 에지끼리 맞닿음 상태로 있지만, 맞닿는 에지부는 평행하지 않다. 대신에, 상기 경계면(58)의 세그먼트(52, 54)는 레이저 용접 블랭크의 제 1 측면과 같은 높이로 되어 있고, 세그먼트(56)는 상기 레이저 용접 블랭크의 제 2 측면과 같은 높이로 되어 있다. 이러한 배치는 레이저 용접 블랭크(50)의 한 쪽 측면에 위치된 고무 시일과 같은 인접한 구성요소가 상기 세그먼트(52, 54)중의 어느 하나에서 상기 경계면(58)을 같은 높이로 가로지르거나 접촉하도록 형성될 수 있게 하고, 상기 레이저 용접 블랭크의 다른 쪽 측면에 위치된 다른 구성요소는 상기 세그먼트(56)에서 상기 경계면(58)을 같은 높이로 가로지르거나 접촉하도록 형성될 수 있다.

차량 도어 패널 조립체, 엔지니어드 용접 블랭크, 테일러 용접 블랭크, 레이저 용접 블랭크, 시트 금속, 제 1 세그먼트, 제 2 세그먼트, 고무 시일

Description

엔지니어드 용접 블랭크 및 엔지니어드 용접 블랭크를 생산하는 방법{ENGINEERED WELDED BLANK AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 대체로 엔지니어드 용접 블랭크 또는 테일러 용접 블랭크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 2 개의 시트 금속편 사이에 형성된 경계면에 관한 것이다.

다양한 사용처에서, 특히 자동차 산업에서, 테일러 용접 블랭크(Tailor Welded Blank:TWB)라고도 불리는 엔지니어드 용접 블랭크(Engineered Welded Blank:EWB)를 필요로 한다. 이러한 타입의 블랭크는 구조적인 완전성을 손상하지 않고서도 비용, 무게 및 복잡성을 절감할 수 있다. 예를 들면, 통상적인 사용처는 대체로 하나의 블랭크를 형성하기 위해 두꺼운 시트 금속편에 얇은 시트 금속편을 맞대기 용접하여 EWB 또는 TWB가 이루어지는 자동차 도어 패널이다. 자동차 도어 패널 구역의 대부분에는 얇은 시트 금속이 사용되지만, 도어 힌지에 대한 장착 지점과 같은 구역에는, 보다 두껍고, 보다 강한 시트 금속을 필요로 한다. 따라서, EWB 또는 TWB는 전체 도어 패널을 보다 무겁고, 보다 비용이 많이 들며, 보다 두꺼운 시트 금속으로 구성할 필요가 없는 구역을 따라서 증가된 강도를 부여한다.

메쉬 심(mash seam) 용접과 같은 종래의 기술에 대한 대안으로서 사용될 수 있는 레이저 용접은 고품질의 정밀한 용접 블랭크를 생산할 수 있는 잘 알려져 있는 EWB 또는 TWB 용접 기술이다. 따라서, 레이저 용접 블랭크는 일종의 엔지니어드 용접 블랭크이 될 수 있다. 한 가지 레이저 용접 방법에 따르면, 하나의 용접 블랭크가 다른 하나보다 더 두꺼운 2 개의 용접 블랭크가 그들의 곧은 가장자리부가 맞닿도록 서로 접촉하게 된다. 일단 2 개의 용접 블랭크가 맞닿게 되면, 상부 및 하부 클랭핑 구성요소가 시트 금속편을 제위치에 단단히 유지시키도록 상기 시트 금속편을 접촉시킨다. 그리고 나서, 일정한 직선형의 용접이 이루어지도록 맞닿은 가장자리부의 경계면을 따라서 고출력 레이저 빔을 가한다. 고정 설치(static installation)라고 하는 몇 가지 사용예에서는 레이저 용접 유닛을 상기 경계면을 따라서 이동시키면서 시트 금속편을 고정 위치에 유지한다. 반대로, 다른 사용예에서는 2 개의 시트 금속편을 이동시면서 레이저 용접 유닛을 고정상태로 유지한다. 이러한 기술은 당해 기술 분야에서 이미 알려져 있고, 페루(Peru) 등에게 부여된 1997년 3월 25일자 미국 특허 제5,614,112와, 1994년 7월 12일자 미국 특허 제5,328,083호에 개시되어 있다.

상기한 종래의 생산품 및 기술은 사용예에 따라 충분한 경우도 있지만, 여전히 많은 개선의 여지가 있다. 본 발명의 대체적인 목적은 개선된 용접 이음매(seam)를 포함하는 엔지니어드 용접 블랭크 및 이러한 엔지니어드 용접 블랭크를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시형태에 따르면, 대체로 제 1 시트 금속편, 제 2 시트 금속편 및 용접 이음매로 이루어진 엔지니어드 용접 블랭크가 제공된다. 상기 제 1 시트 금속편과 제 2 시트 금속편은 한 쪽의 에지가 다른 한 쪽의 에지보다 더 두꺼운 에지와 에지의 경계면을 따라서 서로 맞닿아 있고, 상기 용접 이음매는 상기 경계면의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있다. 상기 제 1 시트 금속편의 내부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 내부 측면은 상기 경계면의 제 1 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되어 있고 상기 제 1 시트 금속편의 외부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 외부 측면은 상기 경계면의 제 2 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 시트 금속편과 제 2 시트 금속편은 상이한 두께의 에지를 가지고 있고 이 에지와 에지의 경계면을 따라서 서로 맞닿아 있다. 용접 이음매는, 상기 경계면의 적어도 하나의 세그먼트가 바깥쪽 돌출부를 포함하고 있고 상기 경계면의 적어도 하나의 세그먼트가 안쪽 돌출부를 포함하고 있도록 상기 경계면의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 내부 도어 패널, 외부 도어 패널 및 시일을 포함하고 있는 차량용 도어 패널 조립체가 제공된다. 상기한 것과 유사하게, 상기 내부 도어 패널은 두꺼운 시트 금속편, 얇은 시트 금속편 및 상기 2 개의 시트 금속편의 경계면을 따라서 뻗어 있는 레이저 용접 이음매를 포함하고 있다. 한편, 시일은 상기 도어 패널 조립체의 외주부의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있다. 상기 경계면은 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트를 포함하고 있고, 상기 금속편의 내부 측면은 상기 시일이 상기 제 1 세그먼트를 가로질러서 같은 높이로 형성될 수 있도록 하는 레벨로 형성되어 있고, 상기 금속편의 외부 측면은 상기 외부 도어 패널이 상기 제 2 세그먼트와 같은 높이로 접촉할 수 있도록 하는 레벨로 형성되어 있다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기의 실시형태와 유사한 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 두꺼운 시트 금속편과 얇은 시트 금속편 사이에 개량된 경계면을 구비한 엔지니어드 용접 블랭크을 제공하는 것으로서, 상기 경계면은 인접하는 구성요소들과의 설치를 개선하기 위해 엔지니어드 용접 블랭크의 양쪽 측면에 같은 높이의 세그먼트를 포함하고, 향상된 강도와 구조적 일체성을 가진 용접 블랭크를 제공하며, 개량된 제조 방법에 따라 제조될 수 있고, 비교적 간단하게 설계되고, 제조와 조립이 경제적이며 긴 유효 수명을 가지고 있다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과, 특징 및 장점은 아래의 바람직한 실시예와 최상의 실시형태의 상세한 설명과 청구항 및 첨부된 도면을 참고하면 명확히 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예의 엔지니어드 용접 블랭크를 이용한 차량 도어 패널 조립체의 사시도;

도 2는 도 1의 엔지니어드 용접 블랭크의 가장자리부를 나타내는, 도 1의 라인 2-2를 따라서 도시한 차량 도어 패널 조립체의 단면도;

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 엔지니어드 용접 블랭크의 가장자리부의 단 면도;

도 4는 엔지니어드 용접 블랭크의 한 측면에 형성된 네가티브 스텝부를 포함하는 본 발명의 다른 실시예의 엔지니어드 용업 블랭크의 가장자리부의 단면도;

도 5는 엔지니어드 용접 블랭크의 양 측면에 형성된 네가티브 스텝부를 포함하는 본 발명의 또 다른 실시예의 엔지니어드 용업 블랭크의 가장자리부의 단면도; 그리고

도 6은 본 발명의 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하기 위해서 사용될 수 있는 장치의 한 예의 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 엔지니어드 용접 블랭크를 이용하는 차량 도어 패널 조립체(8)의 한 예가 도시되어 있다. 엔지니어드 용접 블랭크는 전자 빔 용접, 메쉬 심 용접, 또는 다른 공지된 기술에 의해 용접될 수 있으므로, 엔지니어드 용접 블랭크가 반드시 레이저 용접될 필요는 없지만, 엔지니어드 용접 블랭크(10)는 레이저 용접 블랭크인 것이 바람직하다. 따라서, 이하에서는 엔지니어드 용접 블랭크를 레이저 용접 블랭크라고 칭한다. 도어 패널 조립체(8)는 대체로 내측 도어 패널(12)과 외측 도어 패널(14)로 이루어져 있으며, 양 패널은 헤밍(hemming) 처리되거나 당해 기술분야에서 알려진 방법을 통해서 서로 부착된 시트 금속 구성요소이다. 상기의 배경기술 부분에서 설명한 바와 같이, 내측 도어 패널(12)과 같은 구성요소는 두께가 변화하는 시트 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 내측 도어 패널(12)은 얇은 시트 금속편(18)에 용접된 기다 란 두꺼운 시트 금속편(16)으로 이루어져 있는 레이저 용접 블랭크(10)를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 조립체 또한 엔지니어드 용접 블랭크 또는 테일러 용접 블랭크라고 칭한다. 두꺼운 시트 금속편(16)은 한 세트의 힌지(20)를 수용하는 도어 패널의 동일한 측면을 따라서 뻗어 있어서, 도어의 상기 부분의 강도를 강화시킨다. 그러나, 이렇게 증가된 강도는 전체 내측 도어 패널에 대해서 필요한 것은 아니다. 사실상, 두꺼운 표준두께의 재료를 전체 구역에 사용한다면 내측 도어 패널(12)은 훨씬 무겁고 비용이 많이 들게 된다. 따라서, 내측 도어 패널(12)의 대부분은 얇은 시트 금속(18)으로 구성되어 있으며, 두껍고 무거운 시트 금속(16)은 강도의 보강이 필요한 구역에만 사용된다. 레이저 용접 블랭크(10)의 두꺼운 시트 금속편과 얇은 시트 금속편은, 맞닿음 에지부라고 칭해지는, 각각의 에지부가 2 개의 시트 금속편 사이의 경계면(22)을 형성하도록 에지와 에지끼리 맞닿은 상태로 있다. 이 경계면은 전체 경계면 또는 적어도 경계면의 일부분을 따라서 뻗어 있는 레이저 용접 이음매(seam)에 의해 유지된다.

도 2를 참고하면, 도어 패널 조립체(8)의 전체 단면도가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해, 도 2는 전형적인 차량 도어 패널의 모든 복잡한 구성 및 상세한 사항, 특히 내측 도어 패널과 외측 도어 패널 사이의 경계부 즉 이음매에 관한 모든 복잡한 구성 및 상세한 사항은 도시하고 있지 않다; 이러한 상세한 내용은 차량 도어 패널 조립체의 기술분야에서 잘 알려져 있다. 오히려, 도 2는 본 발명의 레이저 용접 블랭크(10)를 이용하는 것과 관련된 몇 가지 장점을 강조하기 위한 것이다. 경계면(22)은 두꺼운 시트 금속편과 얇은 시트 금속편 사이의 에지와 에지의 경계면이고, 세그먼트(30)과 세그먼트(32)를 포함하고 있다. 세그먼트(30)는 2 개의 시트 금속편이 레이저 용접 블랭크(10)의 내부 측면(승객실에 가장 가까운 상기 레이저 용접 블랭크의 측면) 상에 같은 높이로 정렬되어 있는 경계면의 부분이다. 상기한 바와 달리, 세그먼트(30)는 2 개의 시트 금속편이 레이저 용접 블랭크의 내부 측면 상에서는 같은 높이로 배치되어 있고 또한 2 개의 시트 금속편이 레이저 용접 블랭크의 외부 측면 상에서는 단차져 있거나 상이한 높이로 배치되어 있는 경계면의 부분이다. 이러한 구성은 얇은 시트 재료와 두꺼운 시트 재료의 에지와 에지끼리의 맞닿음에 의한 것이다. 도면에 도시된 바와 같이, 세그먼트(30)의 단차부는 외측 도어 패널(14)을 향하여 바깥쪽으로 향하고 있고; 이러한 배치상태를 당해 기술분야에서는 "아웃보드 스텝"(outboard step:바깥쪽 스텝)이라고 한다. 반대로, 도어 패널의 바닥부를 향하여 배치되어 있는 세그먼트(32)는 2 개의 시트 금속편이 레이저 용접 블랭크(10)의 외부 측면에서는 같은 높이로 정렬되어 있고 상기 레이저 용접 블랭크의 내부 측면 상에서는 단차져 있거나 상이한 높이로 배치되어 있는 경계면의 부분이고; 이러한 배치상태를 당해 기술분야에서는 "인보드 스텝"(inboard step:안쪽 스텝)이라고 한다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 단일의 경계면을 따라서 아웃보드 스텝과 인보드 스텝 양쪽 모두를 가질 수 있으면, 양쪽 모두에 대해서가 아닌, 아웃보드 스텝이나 인보드 스텝을 지지하는 용접 이음매에 많은 장점을 가진다.

한 가지 장점은 레이저 용접 블랭크(10)의 양쪽 측면에 위치된 인접한 구성요소와 같은 높이로 접촉하게 될 단일의 경계면(22)을 가질 수 있다는 것이다. 과 거에는, 레이저 용접 블랭크가 사용되는 경우, 경계면의 전체 길이에 걸쳐서 일정하게 형성되어 있는 아웃보드 스텝과 인보드 스텝 중의 하나를 대체로 생산하였다. 따라서, 상기 경계면은 레이저 용접 블랭크의 양 쪽 측면 상에서가 아니라, 한 쪽 측면(같은 높이로 정렬된 측면) 상의 구성요소와 같은 높이로 접촉하게 될 수 있다. 같은 높이로 병치하는 것은 종종 개량된 시일, 개량된 연결, 또는 개량된 외관과 같은 몇 가지 장점을 가질 수 있어서, 바람직하다. 예를 들면, 2 개의 시트 금속편의 내측 표면은, 경계면에 대해서 대체로 수직으로 형성되어 있는 바깥쪽 시일(34)이 갭(gap)을 만드는 스텝이나 다른 불연속적인 구조를 만나지 않고서 세그먼트(30)를 가로질러서 형성될 수 있도록 세그먼트(30)에서 같은 높이로 정렬되어 있다. 이러한 시일과 경계면 사이의 수평 관계로 인해, 누출, 소음 등을 감소시키기 위한 향상된 시일(seal)이 형성된다.

반대로, 경계면(22)의 외측 표면이 외측 도어 패널(14)과 같은 높이로 접촉할 수 있도록 레이저 용접 블랭크의 바닥부(세그먼트(32))를 향하여 배치된 인보드 스텝을 가지는 것이 종종 유리하다. 도어 패널 조립체(8)를 제작하는 동안, 외측 도어 패널(14)의 하부 에지는 레이저 용접 블랭크(10)의 하부 에지 둘레로 크림핑(crimping) 가공되거나 헤밍(hemming) 가공된다. 세그먼트(32)가 세그먼트(30)와 같은 아웃보드 스텝인 경우, 이러한 크림핑 가공은 도어의 외부에서 볼 수 있는 리지(ridge) 또는 스텝을 만든다. 이러한 구조는 바람직하지 않을 수 있으므로, 원하는 외관을 얻기 위하여 상기 스텝을 낮추는 그라인딩 가공과 같은 부가적인 제작 공정을 필요로 할 수 있다. 따라서, 세그먼트(32)는, 외측 도어 패널(14)이 외측 도어 패널에 리지나 스텝을 만들지 않고서 경계면의 상기 부분에 대해서 크림핑 가공될 수 있도록 시트 금속편의 외측 표면이 같은 높이로 된 상태의 인보드 스텝으로 설계된다. 상기한 바와 같은, 도어 패널 조립체에 레이저 용접 블랭크(10)를 사용하는 것은 본 발명의 레이저 용접 블랭크의 단지 하나의 사용예에 불과하고, 그 밖에도 수많은 다른 사용예가 존재한다.

도 3은 두꺼운 시트 금속편(60)과 얇은 시트 금속편(62) 사이에 형성된 경계면(58)을 가진 본 발명의 다른 실시예(50)를 나타내고 있다. 경계면(58)은 2 개의 시트 금속편이 내부 측면과 같은, 레이저 용접 블랭크의 한 쪽 측면에서 같은 높이로 정렬되어 있는 2 개의 세그먼트(52,54)와, 2 개의 시트 금속 구성요소가 외부 측면과 같은, 상기 레이저 용접 블랭크의 다른 쪽 측면에서 같은 높이로 정렬되어 있는 상기 경계면의 단일 세그먼트(56)를 포함하고 있다. 따라서, 레이저 용접 블랭크(50)는 도 2의 레이저 용접 블랭크(10)보다 1 개 더 아웃보드 스텝을 가진, 2 개의 아웃보드 스텝과 1 개의 인보드 스텝을 포함하고 있다. 도 2의 실시예에 따르면, 경계면(22)은 세그먼트(30)와 세그먼트(32) 사이의 대체로 직선인 경로를 따라서 형성되어 있다. 이에 대하여, 도 3에 도시된 경계면(58)은 세그먼트(52), 세그먼트(56) 그리고 세그먼트(54) 사이의 대체로 비직선인 경로, 즉 만곡된 경로를 따라서 형성되어 있다. 물론 상기 경로의 만곡도는 원하는 사용처의 특정 요건을 충족시키기 위해서 변경될 수 있다. 양 실시예에서, 2 개의 시트 금속편의 맞물리는 에지는 각각, 세그먼트(30)와 세그먼트(32)의 사이와 세그먼트(52), 세그먼트(56) 그리고 세그먼트(54)의 사이로 뻗어 있는 경계면의 상기 부분을 따라서, 서로 에 대해 비평행하게 형성되어 있다. 물론, 아웃보드 스텝 및/또는 인보드 스텝의 갯수는 특정 사용처의 요건을 충족하기 위해서 변경될 수 있으며, 단지 예시로서 본 명세서에 개시된 실시예에 표시된 갯수와 동일할 필요는 없다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 다른 실시예(90)가 도시되어 있지만, 이 실시예는 네가티브 스텝(negative step)이라고 하는 것을 포함하고 있다. 이 레이저 용접 블랭크(90)는 두꺼운 시트 금속편(94)과 얇은 시트 금속편(96) 사이에 형성된 경계면(92)을 포함하고 있다. 이전의 실시예와 같이, 얇은 시트 금속편이 두꺼운 시트 금속편의 내부 측면(98)과 외부 측면(100) 사이에 완전히 둘러싸여 있는 대신에, 경계면(92)은 얇은 시트 금속편이 두꺼운 시트 금속편 내에 부분적으로 배치되어 있으며 또한 두꺼운 시트 금속편의 외부 측면(100)을 넘어서 부분적으로 배치되어 있는 세그먼트(102, 104)를 포함하고 있다. 따라서, 레이저 용접 블랭크(90)의 전체적인 평균 두께는 당연히 두꺼운 시트 금속편(94)의 두께보다 더 두껍다. 레이저 용접 블랭크(90)는 또한 얇은 시트 금속편(96)이 두꺼운 시트 금속편의 외부 측면(100)을 완전히 넘어서 배치되어 있는 경계면의 세그먼트(106)를 포함하고 있다. 세그먼트(106)에서는, 얇은 시트 금속편(96)의 내부 측면(108)이 두꺼운 시트 금속편(94)의 외부 측면(100)과 같은 높이로 되어 있다. 세그먼트(102, 104 및 106)는 두꺼운 시트 금속편(94)의 내부 측면(98)과 외부 측면(100)을 넘어서 배치된 단차부 또는 비평면부를 형성하므로 모두 네가티브 스텝이다. 상기한 바와 달리, 이 네가티브 스텝들은 두꺼운 시트 금속편(94)의 두께 범위내에 배치되어 있지 않은 경계면의 단차부 또는 비평면부이다.

상기한 실시예와 마찬가지로, 도 5의 레이저 용접 블랭크(110)도 네가티브 스텝을 포함하고 있지만, 본 실시예는 레이저 용접 블랭크의 양 쪽 측면상에 위치된 네가티브 스텝을 포함하고 있다. 레이저 용접 블랭크(110)는 두꺼운 시트 금속편(114)과 얇은 시트 금속편(116) 사이에 형성된 경계면(112)을 포함하고 있다. 세그먼트(118) 및 세그먼트(120)는 두꺼운 시트 금속편의 내부 측면(124) 상에 형성된 네가티브 스텝이고, 세그먼트(122)는 두꺼운 시트 금속편의 외부 측면(126) 상에 형성된 네가티브 스텝이다. 이 특정 실시예에서는, 네가티브 스텝(118, 120 및 122)이 단지 부분적으로 두꺼운 시트 금속편(114)의 대응하는 측면을 넘어서 뻗어 있지만, 이들 네가티브 스텝 중의 하나 이상은, 네가티브 스텝 세그먼트(106)와 같이, 두꺼운 시트 금속편의 한 측면을 완전히 넘어서 뻗어 있을 수 있다.

도 6을 참고하면, 레이저 용접 장치(70)의 한 예가 도시되어 있고, 상기 레이저 용접 장치는, 이 특정 경우에 있어서, 본 발명의 레이저 용접 블랭크의 실시예(50)을 제작하는데 사용되는 것이다. 이 레이저 용접 장치(70)는 대체로 제 1 네스팅(nesting) 요소(72) 및 제 1 압력 패드(74), 제 2 네스팅 요소(76) 및 제 2 압력 패드(78), 그리고 레이저 헤드(80)로 구성되어 있다. 제 1 네스팅 요소(72)는 두꺼운 시트 금속편(60)을 제위치에 단단히 유지할 수 있도록 자화되어 있는 상부면이 평평한 하부 지지 부재이다. 제 1 네스팅 요소(72)의 상부면이 평평하기 때문에, 두꺼운 시트 금속편(60)은 평면 상태로 유지될 수 있다. 선택적인 레지(ledge)(82)가 에지와 에지의 경계면(58) 근처의 부가적인 지지를 제공하기 위해서 사용될 수도 있다. 제 1 압력 패드(74)는 두꺼운 시트 금속편(60)을 확실하게 붙 잡도록 두꺼운 시트 금속편(60) 상부에 놓여 있고, 그 결과 레이저 용접 프로세스 동안 불필요한 이동을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 얇은 시트 금속편(62)는 자화되어 있는 제 2 네스팅 요소(76)와 제 2 압력 패드(78) 사이에서 제위치에 붙잡혀 있다. 선택적인 레지(84)가 제 2 네스팅 요소에도 사용될 수 있다. 그 결과, 얇은 시트 금속편(62)이 평면 상태로 유지되지 않고, 오히려, 얇은 시트 금속편의 표면이 상기한 인보드 스텝 및 아웃보드 스텝과 대응하는 같은 높이로 정렬된 세그먼트를 만들기 위한 외형을 이루고 있다. 이 장치는 도 2에 도시된 실시예를 포함한 다양한 레이저 용접 블랭크 실시예를 만족시키기 위해 상이한 네스팅 요소와 압력 패드가 사용될 수 있고, 네스팅 요소와 압력 패드의 상대적인 높이, 길이 등이 변경될 수 있으므로, 경계면의 변경을 용이하고 편리하게 한다.

제작하는 동안, 두꺼운 시트 금속편(60)은 제 1 네스팅 요소(72)의 상부에 놓여져서, 적절하게 위치결정되며, 자기력에 의해 제 1 네스팅 요소(72) 쪽으로 당겨진다. 적절한 위치결정에 이어서, 두꺼운 시트 금속편을 더욱 고정하기 위해서 제 1 압력 패드(74)가 상기 두꺼운 시트 금속편 위에 놓여진다. 얇은 시트 금속편(62)에 대해서도 유사한 프로세스가 진행되지만, 얇은 시트 금속편(62)은 제 2 네스팅 요소(76)의 만곡된 상부와 제 2 압력 패드(78)의 만곡된 바닥부의 사이에서 고정되어 있다. 일단 2 개의 시트 금속편이 각각의 네스팅 요소와 압력 패드 사이에서 고정되면, 하나의 시트 금속편의 맞닿음 에지가 다른 하나의 시트 금속편의 맞닿음 에지와 접촉하도록 서로 맞닿게 되어 경계면(58)을 형성한다. 이러한 타입의 에지와 에지의 맞닿음은 맞대기 이음(butt-joint)이라 한다. 2 개의 시트 금속 편의 맞닿음에 이어서, 레이저 헤드(80)가 레이저 빔을 상기 경계면에 비추어 경계면의 전체 길이 또는 경계면의 특정 부분에 걸쳐서 용접 이음매를 형성한다. 일단 레이저 용접 이음매가 형성되면, 상기 용접 이음매가 냉각되어 굳어지는 동안 일정 시간을 요하고, 그 후에 레이저 용접 블랭크는 계속 이어지는 스탬핑, 트리밍 또는 다른 제작 공정을 위해 준비된다.

본 발명에 따르면 본 명세서에서 열거한 목적 및 장점을 달성하는 엔지니어드 용접 블랭크, 보다 상세하게는 레이저 용접 블랭크와 그 제작 방법이 제공된다. 물론 상기한 내용은 본 발명의 바람직한 실시예이고 본 발명은 예시된 특정 실시예에 국한되는 것은 아니다. 예를 들면, 직선으로 뻗어 있는 네가티브 스텝 세그먼트가 사용될 수도 있다. 이러한 경우에는, 경계면이 직선형으로 뻗어 있고 도 4 및 도 5에 도시된 것과 같은 네가티브 스텝을 포함하지만, 두꺼운 시트 금속편의 에지와 얇은 시트 금속편의 에지는 평행하다. 따라서, 균일하고, 평행한 네가티브 스텝 세그먼트가 상기 경계면의 전부 또는 일부분에 걸쳐서 형성된다. 또한, 2 개의 시트 금속편이 동일한 두께를 가지고 있는, 상기한 것과 같은 경계면을 가진 레이저 용접 블랭크가 제공될 수 도 있다. 다양한 변경 및 수정이 당해 기술분야에서 통상의 전문가에 의해 이루어질 수 있고 이러한 모든 변경 실시형태 및 수정 실시형태는 첨부된 청구범위의 영역 내에 포함된다.

Claims

엔지니어드 용접 블랭크로서,

제 1 측면, 제 2 측면 및 적어도 하나의 에지를 가지고 있는 제 1 시트 금속편;

제 1 측면, 제 2 측면 및 상기 제 1 시트 금속편의 에지보다 더 두꺼운 적어도 하나의 에지를 가지고 있고, 이 에지와 상기 제 1 시트 금속편의 에지의 경계면을 따라서 상기 제 1 시트 금속편과 서로 맞닿아 있는 제 2 시트 금속편; 그리고

상기 경계면의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있는 용접 이음매;

를 포함하고 있고,

상기 제 1 시트 금속편의 상기 제 1 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 제 1 측면은 상기 경계면의 제 1 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되어 있고, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 제 2 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 제 2 측면은 상기 경계면의 제 2 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 상기 에지는 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이에서, 서로에 대해 비평행 상태로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 경계면이 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이의 대체로 직선인 경로를 따라서 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 경계면이 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이의 대체로 비직선인 경로를 따라서 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 엔지니어드 용접 블랭크가, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 제 1 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 제 1 측면이 같은 높이로 정렬되어 있는 하나 이상의 부가적인 세그먼트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 엔지니어드 용접 블랭크가, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 제 2 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 제 2 측면이 같은 높이로 정렬되어 있는 하나 이상의 부가적인 세그먼트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 1 항에 있어서, 상기 엔지니어드 용접 블랭크가 레이저 용접 블랭크인 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
청구항 1의 엔지니어드 용접 블랭크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량 도어 패널 조립체.
엔지니어드 용접 블랭크로서,

외부 측면, 내부 측면 및 제 1 에지를 가지고 있는 제 1 시트 금속편;

외부 측면, 내부 측면 및 제 2 에지를 가지고 있고, 상기 제 2 에지는 상기 제 1 에지와 상이한 두께를 가지고 있고 에지와 에지의 경계면을 따라서 상기 제 1 에지와 서로 맞닿아 있는 제 2 시트 금속편; 그리고

상기 경계면의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있는 용접 이음매;

를 포함하고 있고,

상기 경계면의 제 1 세그먼트는 상기 제 1 시트 금속편의 상기 내부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 내부 측면 사이에서 단차가 져서 형성되어 있고, 상기 경계면의 제 2 세그먼트는 상기 제 1 시트 금속편의 상기 외부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 외부 측면 사이에서 단차가 져서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 에지와 상기 제 2 에지는 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이에서, 서로에 대해 비평행 상태로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 경계면이 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이의 대체로 직선인 경로를 따라서 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 경계면이 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이의 대체로 비직선인 경로를 따라서 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 에지와 에지의 경계면이, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 내부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 내부 측면 사이에서 단차가 져서 형성되어 있는 적어도 하나의 부가적인 세그먼트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 에지와 에지의 경계면이, 상기 제 1 시트 금속편의 상기 외부 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 상기 외부 측면 사이에서 단차가 져서 형성되어 있는 적어도 하나의 부가적인 세그먼트를 더 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 중의 적어도 하나는 상기 제 2 시트 금속편의 상기 내부 측면이나 상기 외부 측면을 적어도 부분적으로 넘어서 위치되어 있어서, 네가티브 스텝을 형성하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 제 1 세그먼트는 상기 제 2 시트 금속편의 상기 내부 측면을 적어도 부분적으로 넘어서 위치되어 있는 네가티브 스텝이고, 상기 제 2 세그먼트는 상기 제 2 시트 금속편의 상기 외부 측면을 적어도 부분적으로 넘어서 위치되어 있는 네가티브 스텝인 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
제 9 항에 있어서, 상기 엔지니어드 용접 블랭크가 레이저 용접 블랭크인 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크.
청구항 9의 엔지니어드 용접 블랭크를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 차량 도어 패널 조립체.
차량용 도어 패널 조립체로서,

외부 측면, 내부 측면 및 에지를 가지고 있으며 내측 도어 패널의 일부분을 보강하기 위한 두꺼운 시트 금속편,

외부 측면, 내부 측면 및 상기 두꺼운 시트 금속편의 에지보다 더 얇은 에지를 가지고 있고, 이 에지와 상기 두꺼운 시트 금속편의 에지의 경계면을 따 라서 상기 두꺼운 시트 금속편과 서로 맞닿아 있는 얇은 시트 금속편, 및

상기 경계면의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있는 레이저 용접 이음매,

를 포함하고 있고, 상기 경계면은 상기 두꺼운 금속편의 상기 내부 측면과 상기 얇은 시트 금속편의 상기 내부 측면이 서로 같은 높이로 되어 있는 제 1 세그먼트와, 상기 두꺼운 금속편의 상기 외부 측면과 상기 얇은 시트 금속편의 상기 외부 측면이 서로 같은 높이로 되어 있는 제 2 세그먼트를 포함하고 있는

내부 도어 패널;

외부 도어 패널; 그리고

상기 도어 패널 조립체의 외주부의 적어도 일부분을 따라서 뻗어 있는 시일;

로 구성되어 있고,

상기 시일은 상기 제 1 세그먼트에서 상기 경계면을 가로질러서 뻗어 있고 상기 외부 도어 패널은 상기 제 2 세그먼트에서 상기 경계면과 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 차량용 도어 패널 조립체.
(a) 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지가 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지보다 더 얇은, 상기 제 1 시트 금속편과 상기 제 2 시트 금속편을 제공하는 단계;

(b) 상기 제 2 시트 금속편을 비평면 정렬 상태로 유지하면서 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지를 경계면을 따라서 서로 맞닿게 하는 단계; 그리고

(c) 상기 제 1 시트 금속편과 상기 제 2 시트 금속편을 상기 경계면을 따라서 서로 용접하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.
제 20 항에 있어서, (b) 단계가 상기 제 1 시트 금속편의 제 1 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 제 1 측면이 상기 경계면의 제 1 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되도록 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지를 서로 맞닿게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.
제 21 항에 있어서, (b) 단계가 상기 제 1 시트 금속편의 제 2 측면과 상기 제 2 시트 금속편의 제 2 측면이 상기 경계면의 제 2 세그먼트를 따라서 같은 높이로 정렬되도록 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지를 서로 맞닿게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.
제 22 항에 있어서, (b) 단계가 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지가 서로에 대해 비평행 상태로 상기 경계면을 따라서 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이에서 뻗어 있도록 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지를 서 로 맞닿게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.
제 22 항에 있어서, (b) 단계가 상기 경계면이 상기 제 1 세그먼트와 상기 제 2 세그먼트 사이에서 대체로 비직선인 경로를 따라서 뻗어 있도록 상기 제 1 시트 금속편의 맞물리는 에지와 상기 제 2 시트 금속편의 맞물리는 에지를 서로 맞닿게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.
제 20 항에 있어서, (c) 단계가 레이저 용접 상기 제 1 시트 금속편과 상기 제 2 시트 금속편얼 상기 경계면을 따라서 함께 레이저 용접하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔지니어드 용접 블랭크를 제조하는 방법.