KR20110131826A - Self-piercing rivet system - Google Patents

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KR20110131826A
KR20110131826A KR1020100051465A KR20100051465A KR20110131826A KR 20110131826 A KR20110131826 A KR 20110131826A KR 1020100051465 A KR1020100051465 A KR 1020100051465A KR 20100051465 A KR20100051465 A KR 20100051465A KR 20110131826 A KR20110131826 A KR 20110131826A
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KR1020100051465A
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이문용
박병준
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주식회사 성우하이텍
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/086—Self-piercing rivets

Abstract

PURPOSE: A self-piercing rivet system is provided to prevent a base material from cracking even if the base material has a low elongation rate. CONSTITUTION: A self-piercing rivet system comprises a frame(1), a punch unit(3), and an anvil die(5). The punch unit is formed in one side of the top of the frame and is composed of a punch and a clamper. The anvil die is installed in one side of the bottom of the frame to correspond to the punch unit. The anvil die comprises a die body(5a), a shear hole(5b), a material pressing end(5c), and a fastening end. The shear hole is formed in the center of the die body. The material pressing end is integrally formed on the top surface of the die body along the edge of the shear hole. The fastening end is coupled to one side of the bottom of the frame.

Description

셀프 피어싱 리벳장치{SELF-PIERCING RIVET SYSTEM}Self piercing rivet device {SELF-PIERCING RIVET SYSTEM}

본 발명은 셀프 피어싱 리벳장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리벳이 2장의 모재를 관통한 상태로, 그 외주면에 형성된 언더컷골에 각 모재의 전단부 둘레면이 압입되도록 하여 접합하는 셀프 피어싱 리벳장치에 관한 것이다. The present invention relates to a self-piercing riveting device, and more particularly, a self-piercing riveting device for bonding the front end portion of each base material to be pressed into the undercut bone formed on the outer circumferential surface thereof while the rivet penetrates the two base materials. It is about.

최근 자동차 산업에서는 환경문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료의 사용을 통하여 경량화를 추진중이며, 작업환경과 제품검사의 개선을 위해 점용접을 교체할 수 있는 접합방법에 대한 고찰이 이루어지고 있으며, 이와 같은 기대에 맞는 접합방식으로서 셀프 피어싱 리벳장치(self-piercing rivet systemr)가 한 예이다.Recently, the automotive industry is promoting the reduction of weight through the use of aluminum alloy and plastic materials to improve fuel efficiency due to environmental problems, and the consideration of joining method that can replace spot welding for improvement of working environment and product inspection was made. A self-piercing rivet system is an example of a joining method that meets these expectations.

상기 셀프 피어싱 리벳장치는 종래의 리벳팅이 강판 등의 모재에 리벳 접합용 구멍을 가공하여 모재들을 접합하는데 반해, 유압으로 리벳을 압입하여 모재와 리벳을 소성변형에 의해 접합되도록 하는 리벳팅이며, 최근의 자동차업계에서 많이 채택을 하고 있는 접합방식이다.The self-piercing riveting device is a riveting process in which conventional riveting processes holes for rivet joining to a base material such as steel sheet, and joins the base materials, while hydraulically injecting the rivets to join the base material and the rivet by plastic deformation. It is a joining method that is widely adopted in the recent automobile industry.

이러한 셀프 피어싱 리벳장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되는 C형 프레임(1)이 구비되고, 이 프레임(1)의 상측에는 펀치유닛(3)이 구성되며, 상기 펀치유닛(3)에 대응하여 상기 프레임(1)의 하측에 엔빌 다이(5)가 구성된다.As shown in FIG. 1, the self-piercing riveting device includes a C-shaped frame 1 mounted on an arm tip of a robot (not shown), and a punch unit 3 is disposed above the frame 1. An anvil die 5 is formed below the frame 1 in correspondence with the punch unit 3.

즉, 상기 펀치유닛(3)은 유압에 의해 구동하는 펀치 실린더(11)가 펀치 하우징(13)을 통하여 상기 프레임(1)에 장착되며, 상기 펀치 하우징(13)의 내부에는 펀치 실린더(11)의 작동로드(15)에 의해 상기 앤빌 다이(5)에 대응하여 작동하는 펀치(17)와 클램퍼(19)가 구성된다. That is, the punch unit 3 is a punch cylinder 11 driven by hydraulic pressure is mounted to the frame 1 through the punch housing 13, the punch cylinder 11 inside the punch housing 13 The punch rod 17 and the clamper 19 which operate in correspondence with the anvil die 5 are constituted by the actuating rod 15.

그리고 상기 앤빌 다이(5)는 상면에 성형골(21)을 형성하여 상기 프레임(1)의 하측에 장착된다. And the anvil die (5) is formed on the upper surface of the forming bone 21 is mounted on the lower side of the frame (1).

따라서 이러한 구성을 갖는 셀프 피어싱 리벳장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 펀치유닛(3)에 리벳(10)이 공급되고, 접합할 2장의 강판(20)이 상기 펀치유닛(3)과 앤빌 다이(5) 사이로 위치되면,(S1) 상기 펀치 실린더(11)가 유압에 의해 전진 구동하여 클램퍼(19)가 앤빌 다이(5)와 함께, 2장의 강판(20)을 먼저 클램핑한다.(S2)Therefore, in the self-piercing riveting device having such a configuration, as shown in FIG. 2, the rivet 10 is supplied to the punch unit 3, and the two steel sheets 20 to be joined are formed with the punch unit 3 and the anvil. When located between the dies 5 (S1), the punch cylinder 11 is driven forward by hydraulic pressure so that the clamper 19 clamps the two steel sheets 20 together with the anvil die 5 first. (S2 )

이러한 상태로, 상기 펀치 실린더(11)가 계속해서 전진 구동하면, 상기 펀치(17)가 리벳(10)을 접합할 상판(20a)에 압입하며,(S3) 이러한 상태로 계속해서 리벳(10)의 선단을 상판(20a)의 내부로 전단 관통시켜 하판(20b)이 앤빌 다이(5)의 성형골(21)을 따라 리벳(10)의 선단과 함께 침투되도록 함으로써, 상기 2장의 강판(20)은 앤빌 다이(5)의 성형골(21)의 형상을 따라 변형되면서, 리벳(10)의 선단이 반지름 방향으로 확장 변형되어 접합을 이룬 후,(S4) 상기 펀치 실린더(11)가 다시 후진 구동하여 원위치로 복귀 진행된다.(S5)In this state, when the punch cylinder 11 continues to drive forward, the punch 17 presses into the upper plate 20a to which the rivet 10 is to be joined (S3) and the rivet 10 continues in this state. The front end of the upper plate 20a by shearing the lower plate 20b so as to penetrate together with the front end of the rivet 10 along the forming bone 21 of the anvil die 5, the two sheets of steel sheet 20 After deforming along the shape of the shaping bone 21 of the anvil die 5, the front end of the rivet 10 is extended and deformed in the radial direction to form a joint (S4) the punch cylinder 11 is driven backward again Return to the original position. (S5)

이러한 셀프 피어싱 리벳 접합은 점용접과 다른 리벳팅에 비해 다음과 같은 특징을 갖는다.This self-pierce rivet joint has the following characteristics compared to spot welding and other riveting.

첫째, 리벳 자체가 상판을 관통하여 그 선단이 하판과 함께 확장되면서 상판과 하판의 접합이 이루어짐으로 종전의 리벳팅 작업 시, 상판에 설치하는 구멍이 셀프 피어싱 리벳 접합에서는 불필요하다.First, as the rivet itself penetrates through the top plate and its tip extends along with the bottom plate, the top plate and the bottom plate are joined together, so that the hole installed in the top plate is unnecessary in the self-piercing rivet bonding during the conventional riveting operation.

둘째, 이종재료와의 접합이 가능하다. 즉, 플라스틱, 고무, 알루미늄과 강판을 접합할 수 있으며, 알루미늄과 고장력 강판과의 접합도 가능하다.Second, bonding with dissimilar materials is possible. In other words, plastic, rubber, aluminum and steel sheets can be joined, and aluminum and high tensile steel sheets can also be joined.

셋째, 작업환경이 깨끗하다. 즉, 점용접 시, 발생하는 소음과 불꽃, 연기 등이 발생하지 않아 쾌적한 작업환경을 만들 수 있다.Third, the working environment is clean. That is, when spot welding, no noise, flame, smoke, etc. are generated, it is possible to create a pleasant working environment.

넷째, 접합 사이클이 단시간 내에 진행된다. 즉, 상판의 리벳팅용 구멍에 리벳을 정위치시키는 작업이 생략되고, 리벳의 체결시간이 1초 정도로 매우 짧아서 단시간 내에 리벳팅 접합 사이클을 끝낼 수 있다.Fourth, the bonding cycle proceeds in a short time. That is, the operation of positioning the rivet in the riveting hole of the top plate is omitted, and the riveting fastening time is very short, about 1 second, so that the riveting joining cycle can be completed within a short time.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 셀프 피어싱 리벳장치는 리벳(10)이 상판(20a)을 전단 관통하여 하판(20b)의 내부로 침투하면서 앤빌 다이(5)의 설형골(21) 내부로 압입되도록 하여 모재를 변형시키는 방식으로 연신율 20% 이상일 때 미려한 단면 형상을 갖게 되나, 변형량이 커서 연신율이 15% 이하인 알루미늄 다이케스팅 소재의 경우, 소성 변형 과정에서 하판(20b)에 크랙이 발생하여 결합강성이 낮아지는 문제점을 갖고 있다. However, the conventional self-piercing riveting device as described above allows the rivet 10 to penetrate the upper plate 20a and penetrate into the tongue 21 of the anvil die 5 while penetrating into the lower plate 20b. When the elongation is more than 20% by the method of deforming the base material, it has a beautiful cross-sectional shape, but in the case of aluminum die casting material having a large amount of elongation of 15% or less, cracks are generated in the lower plate 20b during the plastic deformation process, thereby lowering the bonding rigidity. I have a problem.

뿐만 아니라, 하판(20b)이 앤빌 다이(5)의 성형골(21) 내부로 압입되어 접합단면에 볼록한 돌출부(23)를 형성함으로써, 상관 부품과의 간섭으로 설계 자유도가 제한적인 단점이 있다. In addition, the lower plate 20b is press-fitted into the shaping bone 21 of the anvil die 5 to form a convex protrusion 23 on the joint end surface, thereby limiting design freedom due to interference with a correlated component.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점 및 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 앤빌 다이에 상하로 관통되는 전단홀에 대해 펀치의 가압력으로 리벳이 2장의 모재를 관통한 상태로, 상기 펀치와 클램퍼의 가압력에 의해 각 모재의 일부가 상기 리벳의 외주면에 오목하게 형성되는 언더컷골로 압입되도록 변형량을 작게 하여 접합함으로써, 연신율이 낮는 소재에 대해서도 모재에 크랙 발생 없이 결합강성을 향상시키는 셀프 피어싱 리벳장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention was invented to solve the above problems and disadvantages, the problem to be solved by the present invention in the state that the rivet penetrates the two base materials with the pressing force of the punch for the shear hole vertically penetrating the anvil die By reducing the amount of deformation so that a portion of each base material is pressed into the undercut bone concavely formed on the outer circumferential surface of the rivet by the pressing force of the punch and the clamper, thereby improving the bonding rigidity without the occurrence of cracks in the base material even for low elongation material It is to provide a self-piercing rivet device.

또한, 본 발명이 해결하려는 다른 과제는 2장의 모재의 두께와 동일하게 리벳의 높이를 적용하고, 앤빌 다이의 전달홀 상면 둘레에 형성되는 소재 압입단에 의해 각 모재의 전단부 둘레면이 리벳의 언더컷골에 압입되어 접합되도록 함으로써 모재의 접합단면을 미려하게 하여 상관 부품과의 간섭 없이 설계 자유도를 향상시키는 셀프 피어싱 리벳장치를 제공하는 것이다. In addition, another problem to be solved by the present invention is to apply the height of the rivets equal to the thickness of the two base materials, the circumferential surface of the front end portion of each base material by the material indentation end formed around the upper surface of the transfer hole of the anvil die The present invention provides a self-piercing riveting device that press-fits an undercut bone to be joined to enhance the degree of freedom of design without interfering with a correlated part by aesthetically joining the base material.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 싱형하기 위한 본 발명의 셀프 피어싱 리벳장치는 프레임과, 상기 프레임의 상부 일측에 펀치 하우징을 통하여 장착되는 펀치 실린더에 의해 펀치 및 클램퍼가 작동하도록 구성되는 펀치유닛과, 상기 펀치유닛에 대응하여 상기 프레임 상의 하부 일측에 설치되는 앤빌 다이를 포함하여 상기 펀치의 가압력으로 리벳이 상기 앤빌 다이 상의 2장의 모재를 상호 접합하는 셀프 피어싱 리벳장치에 있어서, The self-piercing riveting device of the present invention for shaping the technical problem as described above is a punch unit and a punch unit configured to operate the punch and the clamper by a punch cylinder mounted through the punch housing on the upper side of the frame, and In the self-piercing riveting device in which the rivet joins the two base materials on the anvil die by the pressing force of the punch, including an anvil die installed on the lower side of the frame corresponding to the punch unit,

상기 앤빌 다이는 다이 몸체; 상기 다이 몸체의 중앙에 상하로 관통되어 형성되는 전단홀; 상기 전단홀의 둘레를 따라 상기 다이 몸체의 상면에 일체로 형성되는 소재 압입단; 및 상기 다이 몸체의 하부 외주면을 따라 나사탭이 형성되어 상기 프레임의 하부 일측에 체결되는 체결단으로 구성되고, The anvil die has a die body; A shear hole formed through the center of the die body; A material indentation end integrally formed on an upper surface of the die body along a circumference of the shear hole; And a screw tab formed along a lower outer circumferential surface of the die body to be fastened to a lower side of the frame.

상기 리벳은 그 외주면에 내측으로 오목한 언더컷골을 형성하며, 하단이 상기 전단홀의 내경과 동일한 직경을 갖는 전단날로 형성되는 것을 특징으로 한다. The rivet forms an undercut bone concave inward on the outer circumferential surface thereof, and has a lower edge formed of a shear blade having a diameter equal to the inner diameter of the shear hole.

상기 소재 압입단은 상기 다이 몸체의 상면에 전단홀의 둘레를 따라 일정 높이로 돌출되어 상면이 원형링 형상의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. The material press-fit end may protrude to a predetermined height along a circumference of a shear hole on an upper surface of the die body so that the upper surface has a circular ring-shaped cross section.

상기 리벳은 높이가 상기 2장의 모재의 두께와 동일한 것으로 할 수 있다. The height of the rivet may be the same as the thickness of the two base materials.

상기 리벳은 상기 언더컷골이 외주면의 내측으로 오목한 곡면인 것을 특징으로 한다.The rivet is characterized in that the undercut bone is curved concave inward of the outer peripheral surface.

상기 리벳은 상단부의 직경이 하단부의 전단날의 직경보다 크게 형성된다. The rivet has a diameter of the upper end larger than the diameter of the shear blades of the lower end.

상기 리벳에 의한 접합은 상기 앤빌 다이의 전단홀에 대해 상기 펀치의 가압력으로 상기 리벳이 2장의 모재를 전단 관통 후, 상기 리벳이 상기 앤빌 다이의 소재 압입단에 대하여 상기 클램퍼의 가압력과 함께 상기 모재를 가압하여 각 모재의 전단부 둘레면이 상기 리벳의 언더컷골로 압입되도록 하여 접합하는 것을 특징으로 한다.Joining by the rivet is the rivet shears through the two substrates at the pressing force of the punch with respect to the shear hole of the anvil die, and then the rivet with the pressing force of the clamper against the material indentation end of the anvil die Press to press the circumferential surface of the front end portion of each base material to be pressed into the undercut bone of the rivet is characterized in that the bonding.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 의하면, 앤빌 다이에는 상하로 관통되는 전단홀을 형성하고 상기 전단홀의 상면 둘레에는 소재 압입단을 형성하며, 리벳의 외주면에는 내측으로 오목한 언더컷골을 갖도록 한 상태로, 상기 앤빌 다이의 전단홀에 대하여 리벳이 펀치의 가압력에 의해 상판 및 하판을 전단 관통 후, 클램퍼의 가압력에 의해 상기 앤빌 다이의 소재 압입단이 하판의 전단부 둘레를 상기 리벳의 언더컷골로 압입하여 접합되도록 함으로써, 접합과정에 모재의 변형량이 작아 연신율이 낮는 소재에 대해서도 모재에 크랙 발생 없이 결합강성을 향상시키는 효과가 있다. As described above, according to the self-piercing riveting device according to the present invention, an anvil die forms a shear hole penetrating up and down, and a material press-in end is formed around the upper surface of the shear hole, and an undercut bone concave inward is formed on the outer circumferential surface of the rivet. After the rivet penetrates the upper plate and the lower plate by the pressing force of the punch with respect to the front end hole of the anvil die, the press-fitting end of the anvil die is pressed around the front end of the lower plate by the pressing force of the clamper. By press-fitting into the undercut bone, there is an effect of improving the bonding stiffness without generating cracks in the base material even for a material having a low elongation of deformation due to a small amount of deformation of the base material in the joining process.

또한, 본 발명의 셀프 피어싱 리벳장치는 모재의 두께와 동일하게 리벳의 높이를 적용하고, 앤빌 다이의 전달홀 상면 둘레에 형성되는 소재 압입단에 의해 모재의 전단부 둘레 하면이 리벳의 언더컷골에 압입되어 접합되도록 함으로써 모재의 접합단면을 미려하게 하여 상관 부품과의 간섭 없이 설계 자유도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, the self-piercing riveting device of the present invention applies the height of the rivets in the same manner as the thickness of the base material, the lower surface around the front end portion of the base material by the indentation end formed around the upper surface of the transfer hole of the anvil die to the undercut bone of the rivet By press-fitting and joining, the joining surface of the base material can be made beautiful and the design freedom can be improved without interference with the correlated parts.

도 1은 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 구성 단면도이다.
도 2는 일반적인 셀프 피어싱 리벳장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치의 구성 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 적용되는 리벳과 앤빌 다이의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치의 단계별 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치의 접합단계의 작동 상태도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 의해 접합된 모재의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a general self-piercing rivet device.
2 is a step-by-step operational state diagram of a general self-piercing rivet device.
3 is a cross-sectional view of a self-piercing rivet device according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a rivet and anvil die applied to a self-piercing rivet device according to an embodiment of the present invention.
5 is a step-by-step operational state diagram of a self-piercing rivet device according to an embodiment of the present invention.
6 is an operational state diagram of the bonding step of the self-piercing riveting device according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view of the base material bonded by a self-piercing riveting device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치의 구성 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 적용되는 리벳과 앤빌 다이의 사시도이다.3 is a cross-sectional view of a self-piercing rivet device according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of a rivet and anvil die applied to the self-piercing rivet device according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구성을 설명함에 있어, 종래 기술의 구성과 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.Hereinafter, in describing the configuration of the present invention, components having the same functions and functions as those of the prior art will be described with the same reference numerals.

본 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되는 C형 프레임(1)이 구비되고, 이 프레임(1)의 상측에는 펀치유닛(3)이 구성되며, 상기 펀치유닛(3)에 대응하여 상기 프레임(1)의 하측에 엔빌 다이(5)가 구성된다.Self-piercing riveting device according to the present embodiment, as shown in Figure 3, is provided with a C-shaped frame (1) mounted on the arm tip of a robot (not shown), the punch unit on the upper side of the frame (1) (3) is constituted, and the anvil die 5 is comprised in the lower part of the said frame 1 corresponding to the said punch unit 3. As shown in FIG.

상기 펀치유닛(3)은 유압에 의해 구동하는 펀치 실린더(11)가 펀치 하우징(13)을 통하여 상기 프레임(1)에 장착되며, 상기 펀치 하우징(13)의 내부에는 펀치 실린더(11)의 작동로드(15)에 의해 상기 앤빌 다이(5)에 대응하여 작동하는 펀치(17)와 클램퍼(19)가 구성된다. The punch unit 3 has a punch cylinder 11 driven by hydraulic pressure mounted to the frame 1 through the punch housing 13, and the punch cylinder 11 is operated inside the punch housing 13. The rod 15 constitutes a punch 17 and a clamper 19 which operate in correspondence with the anvil die 5.

즉, 상기 셀프 피어싱 리벳장치는 상기 펀치(17)의 가압력으로 리벳(10)이 상기 앤빌 다이(5) 상의 접합할 강판(20)인 상판(20a)과 하판(20b)를 상호 접합한다. That is, the self-piercing riveting device joins the upper plate 20a and the lower plate 20b which are the steel plates 20 to be bonded on the anvil die 5 by the pressing force of the punch 17.

본 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 적용되는 상기 앤빌 다이(5)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 다이 몸체(5a)가 구비된다. The anvil die 5 applied to the self-piercing riveting device according to the present embodiment is provided with a die body 5a, as shown in FIG.

상기 다이 몸체(5a)의 중앙에는 상하로 관통되는 원형의 전단홀(5b)이 형성된다.At the center of the die body 5a is formed a circular shear hole 5b which penetrates up and down.

상기 다이 몸체(5a)의 상면에는 상기 전단홀(5b)의 둘레를 따라 소재 압입단(5C)이 일체로 형성된다. On the upper surface of the die body 5a, a material press-fit end 5C is integrally formed along the circumference of the front end hole 5b.

즉, 상기 소재 압입단(5c)은 상기 다이 몸체(5a)의 상면에 전단홀(5b)의 둘레를 따라 일정 높이로 돌출되어 상면이 원형링 형상의 단면을 갖도록 형성된다. That is, the material press-fit end 5c is protruded to a predetermined height along the circumference of the shear hole 5b on the upper surface of the die body 5a so that the upper surface has a circular ring-shaped cross section.

또한, 상기 다이 몸체(5a)의 하부 외주면을 따라서는 나사탭(N)이 형성되어 상기 프레임(1)의 하부 일측에 나사 체결되는 체결단(5d)이 일체로 형성된다. In addition, a screw tab (N) is formed along the lower outer circumferential surface of the die body (5a), and a fastening end (5d) for screwing to the lower one side of the frame (1) is integrally formed.

그리고 본 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳장치에 적용되는 리벳(10)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 그 외주면에 내측으로 오목한 언더컷골(UC)을 형성한다. And the rivet 10 applied to the self-piercing riveting device according to the present embodiment, as shown in Figure 4, to form an undercut bone (UC) concave inward on the outer peripheral surface.

상기 리벳(10)의 하단은 상기 전단홀(5b)의 내경(D3)과 동일한 직경(D2)을 갖는 전단날(10a)로 형성된다. The lower end of the rivet 10 is formed of a shear blade 10a having the same diameter (D2) as the inner diameter (D3) of the shear hole (5b).

또한, 상기 리벳(10)은 그 높이(H)가 상기 상판(20a)과 하판(20b)의 합한 두께(T)와 동일한 것을 사용하며, 상기 언더컷골(UC)은 리벳(10)의 외주면에 내측으로 오목한 곡면으로 형성된다. In addition, the rivet 10 has a height (H) is the same as the sum of the thickness (T) of the upper plate (20a) and the lower plate (20b), the undercut bone (UC) on the outer peripheral surface of the rivet (10) It is formed into a curved concave inward.

또한, 상기 리벳(10)은 상단부의 직경(D1)이 하단부의 전단날(10a)의 직경(D2)보다 크게 형성된다.(D1>D2) In addition, the rivet 10 has a diameter (D1) of the upper end is formed larger than the diameter (D2) of the front end blade (10a) of the lower end (D1> D2).

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 셀프 피어싱 리벳장치의 작동은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 펀치유닛(3)에 리벳(10)이 공급되고, 접합할 2장의 모재인 상판(20a)과 하판(20b)이 겹쳐진 상태로, 상기 펀치유닛(3)과 앤빌 다이(5) 사이로 위치된다.(S11) Therefore, the operation of the self-piercing riveting device having the configuration as described above, as shown in Fig. 5, the rivet 10 is supplied to the punch unit 3, the upper plate 20a and the lower plate to be bonded to two sheets 20b is placed between the punch unit 3 and the anvil die 5 in an overlapped state. (S11)

이어서, 상기 펀치 실린더(11)가 유압에 의해 전진 구동하여 클램퍼(19)가 앤빌 다이(5)의 소재 압입단(5c)과 함께, 상판(20a)과 하판(20b)을 먼저 클램핑한다.(S12)Subsequently, the punch cylinder 11 is driven forward by hydraulic pressure, and the clamper 19 clamps the upper plate 20a and the lower plate 20b first together with the material press-fit end 5c of the anvil die 5. S12)

이러한 상태로, 상기 펀치 실린더(11)가 계속해서 전진 구동하면, 상기 펀치(17)가 리벳(10)에 가압력을 제공하게 된다.(S13)In this state, when the punch cylinder 11 continues to drive forward, the punch 17 provides the pressing force to the rivet 10. (S13)

이어서, 상기 리벳(10)은, 도 6에서 도시한 바와 같이, 클램퍼(19)에 의해앤빌 다이(5) 상의 소재 압입단(5c)에 클램핑된 상판(20a)과 하판(20b)을 전단홀(5b)에 대해 상기 펀치(17)의 가압력으로 전단 관통한 후, 상기 펀치(17) 및 클램퍼(19)의 가압력으로 앤빌 다이(5)의 소재 압입단(5c)에 대하여 상판(20a)과 하판(20b)을 가압하여 상기 상판(20a)과 하판(20b)의 각 전단부 둘레면을 상기 리벳(10)의 언더컷골(UC)로 압입하여 접합한다.(S14)Subsequently, as shown in FIG. 6, the rivet 10 shears the upper plate 20a and the lower plate 20b clamped by the clamper 19 to the material indentation end 5c on the anvil die 5. After shearing through the pressing force of the punch 17 with respect to 5b, the upper plate 20a and the upper plate 20a with respect to the raw material press-in end 5c of the anvil die 5 at the pressing force of the punch 17 and the clamper 19. Pressing the lower plate 20b to press and join the circumferential surface of each of the front end portion of the upper plate 20a and the lower plate 20b into the undercut bone UC of the rivet 10. (S14)

즉, 상기 앤빌 다이(5)의 전단홀(5b)에 대해 리벳(010)이 펀치(17)의 가압력으로 상판(20a)과 하판(20b)을 전단 관통하면서 발생되는 스크랩(S)은 상기 전단홀(5b)을 통하여 배출되며, 이후, 상기 펀치(17)와 클램퍼(19)의 가압력에 의해 상기 상판(20a)과 하판(20b)은 그 전단부 둘레면이 상기 소재 압입단(5c)에 의해 상기 리벳(10)의 외주면에 오목하게 형성되는 언더컷골(UC)로 압입되어 접합상태를 이룬다. That is, the scrap S generated while the rivet 010 shears through the upper plate 20a and the lower plate 20b with the pressing force of the punch 17 with respect to the front end hole 5b of the anvil die 5 is the shear end. The upper plate 20a and the lower plate 20b are discharged through the hole 5b, and the upper plate 20a and the lower plate 20b are pressed by the pressing force of the punch 17 and the clamper 19. By pressing the undercut bone (UC) formed concave on the outer circumferential surface of the rivet 10 to form a bonded state.

여기서, 접합 대상물인 상판(20a)과 하판(20b)은 리벳(10)에 의한 전단과정 및 소재 압입단(5c)에 의한 압입과정이 소재의 변형량을 최소화하여 이루어짐으로 연신율이 15% 이하인 알루미늄 다이케스팅 소재의 경우에도 적용이 가능하며, 접합부에 크랙 발생 없이 결합강성을 높이게 된다.Here, the upper plate 20a and the lower plate 20b, which are to be joined, are made of aluminum die-casting having an elongation of 15% or less as the shearing process by the rivet 10 and the pressing process by the material indentation end 5c minimize the amount of deformation of the material. It is also applicable to the material, and improves the bonding rigidity without cracking at the joint.

상기 리벳(10)의 높이(H)가 상판(20a)과 하판(20b)의 합한 두께(T)와 동일하게 적용되고, 앤빌 다이(5) 상의 소재 압입단(5c)에 의해 하판(20b)의 전단부 둘레 하면을 리벳(10)의 언더컷골(UC)에 압입되도록 하여 접합함으로, 접합단면을 돌출부 없이 평평하고 미려하게 형성할 수 있으며, 이로 인해 상관 부품과의 간섭 없이 설계 자유도를 향상시킨다.The height H of the rivet 10 is equally applied to the combined thickness T of the upper plate 20a and the lower plate 20b, and the lower plate 20b is formed by the material press-fit end 5c on the anvil die 5. By joining the lower surface around the front end portion of the front end of the rivet 10 by press-fitting the undercut bone UC, the joint section can be formed flat and beautiful without protrusions, thereby improving design freedom without interfering with a correlated part. .

이후, 상기 펀치 실린더(11)가 다시 후진 구동하여 원위치로 복귀 진행되면, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상판(20a)의 상면이 리벳(10)의 상면과 일치하는 단일면으로 형성되고, 하판(20b)의 하면은 상기 리벳(10)의 전단날(10a) 둘레를 따라 압입된 압입홈(25)을 형성하나, 하판(20b)의 하면에 대하여 돌출부를 형성하지 않는 미려한 접합단면의 접합부를 갖는다.(S15)Thereafter, when the punch cylinder 11 is driven backward again to return to its original position, as shown in FIG. 7, the upper surface of the upper plate 20a is formed as a single surface coinciding with the upper surface of the rivet 10, and the lower plate. The lower surface of the 20b forms a press-fitting groove 25 press-fitted along the circumference of the front end blade 10a of the rivet 10, but the joint portion of the beautiful joint section which does not form a protrusion with respect to the lower surface of the lower plate 20b. (S15)

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. Various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

1: 프레임 3: 펀치유닛
5: 엔빌 다이 11: 펀치 실린더
13: 펀치 하우징 15: 작동로드
17: 펀치 19: 클램퍼
20: 강판 20a: 상판
20b: 하판 5a: 다이 몸체
5b: 전단홀 5c: 소재 압입단
5d: 체결단 10: 리벳
10a: 전단날 UC: 언더컷골1: Frame 3: Punch Unit
5: anvil die 11: punch cylinder
13: punch housing 15: working rod
17: Punch 19: Clamper
20: steel plate 20a: top plate
20b: Bottom 5a: Die Body
5b: shear hole 5c: material indentation end
5d: tightening end 10: rivet
10a: Shear blade UC: Undercut goal

Claims (6)

프레임과, 상기 프레임의 상부 일측에 펀치 하우징을 통하여 장착되는 펀치 실린더에 의해 펀치 및 클램퍼가 작동하도록 구성되는 펀치유닛과, 상기 펀치유닛에 대응하여 상기 프레임 상의 하부 일측에 설치되는 앤빌 다이를 포함하여 상기 펀치의 가압력으로 리벳이 상기 앤빌 다이 상의 2장의 모재를 상호 접합하는 셀프 피어싱 리벳장치에 있어서,
상기 앤빌 다이는
다이 몸체;
상기 다이 몸체의 중앙에 상하로 관통되어 형성되는 전단홀;
상기 전단홀의 둘레를 따라 상기 다이 몸체의 상면에 일체로 형성되는 소재 압입단; 및
상기 다이 몸체의 하부 외주면을 따라 나사탭이 형성되어 상기 프레임의 하부 일측에 체결되는 체결단으로 구성되고,
상기 리벳은
그 외주면에 내측으로 오목한 언더컷골을 형성하며, 하단이 상기 전단홀의 내경과 동일한 직경을 갖는 전단날로 형성되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳장치.And a punch unit configured to operate the punch and the clamper by a punch cylinder mounted to the upper one side of the frame through the punch housing, and an anvil die installed on the lower one side of the frame corresponding to the punch unit. In the self-piercing riveting device in which a rivet joins two base materials on the anvil die by the pressing force of the punch,
The anvil die
Die body;
A shear hole formed through the center of the die body;
A material indentation end integrally formed on an upper surface of the die body along a circumference of the shear hole; And
A screw tab is formed along a lower outer circumferential surface of the die body, and includes a fastening end fastened to a lower side of the frame.
The rivet is
Self-piercing riveting device, characterized in that the inner peripheral surface to form a concave undercut bone, the lower end is formed of a shear blade having the same diameter as the inner diameter of the shear hole. 제1항에서,
상기 소재 압입단은
상기 다이 몸체의 상면에 전단홀의 둘레를 따라 일정 높이로 돌출되어 상면이 원형링 형상의 단면을 갖도록 형성되는 셀프 피어싱 리벳장치.In claim 1,
The material press-fit end is
Self-piercing riveting apparatus is formed on the upper surface of the die body protrudes at a predetermined height along the circumference of the shear hole so that the upper surface has a cross section of a circular ring shape. 제1항에서,
상기 리벳은
높이가 상기 2장의 모재의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳장치.In claim 1,
The rivet is
Self-piercing rivet device, characterized in that the height is the same as the thickness of the two base materials. 제1항에서,
상기 리벳은
상기 언더컷골이 외주면의 내측으로 오목한 곡면인 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳장치.In claim 1,
The rivet is
Self-piercing rivet device, characterized in that the undercut bone is a concave curved surface inward of the outer peripheral surface. 제1항에서,
상기 리벳은
상단부의 직경이 하단부의 전단날의 직경보다 크게 형성되는 셀프 피어싱 리벳장치.In claim 1,
The rivet is
Self-piercing riveting device that the diameter of the upper end is formed larger than the diameter of the shear blades of the lower end. 제1항에서,
상기 리벳에 의한 접합은
상기 앤빌 다이의 전단홀에 대해 상기 펀치의 가압력으로 상기 리벳이 2장의 모재를 전단 관통 후, 상기 리벳이 상기 앤빌 다이의 소재 압입단에 대하여 상기 클램퍼의 가압력과 함께 상기 모재를 가압하여 각 모재의 전단부 둘레면이 상기 리벳의 언더컷골로 압입되도록 하여 접합하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳장치.In claim 1,
Bonding by the rivet
After the rivet shears the two substrates with the pressing force of the punch against the shear holes of the anvil die, the rivet presses the substrate together with the clamping force of the clamper against the material indentation end of the anvil die. Self-piercing riveting device, characterized in that the front end portion is joined to the undercut of the rivet undercut bone.
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