KR20140022419A - 복합 시트 금속 부재를 접합하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

복합 시트 금속 부재를 접합하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합 시트 금속 부재(2)를 추가 부품(3)에 접합하기 위한 방법에 관한 것이다. 복합 시트 금속 부재(2)는 적어도 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들 및 덮개 금속 시트(4, 5)들 사이에 배치된 적어도 하나의 비-금속 층(6)을 구비하고, 추가 부품(3)은 적어도 하나의 외측 금속 층(4, 5)을 구비한다. 복합 시트 금속 부재(2) 및 추가 부품은 저항 용접 유닛의 2개의 전극(7, 8)들 사이에 서로 중첩되도록 이동한다. 복합 시트 금속 부재를 저항 용접에 의하여 신뢰적인 작업 방식으로 접합할 수 있다. 전기 전도성 더미 요소(11, 25, 27)가 이동하여 외측 덮개 금속 시트(4, 5)와 접촉하고, 2개의 전극(7, 8)들 사이의 적어도 하나의 전류 경로가 전기 전도성 더미 요소(11, 25, 27)에 의하여 통전되도록 구성된다.

Description

복합 시트 금속 부재를 접합하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR JOINING A COMPOSITE SHEET-METAL PART}
본 발명은 복합 시트 금속 부재(composite sheet metal member)를 추가 부품(component)에 접합하기 위한 방법에 관한 것으로, 복합 시트 금속 부재는 적어도 2개의 외측 덮개 금속 시트(outer covering metal sheet)들 및 덮개 금속 시트들 사이에 배치된 적어도 하나의 비-금속 층(non-metal layer)을 구비하고, 추가 부품은 적어도 하나의 외측 금속 층을 구비하며, 복합 시트 금속 부재와 추가 부품은 저항 용접 유닛의 2개의 전극들 사이에서 서로 중첩되도록 이동한다. 또한, 본 발명은 복합 시트 금속 부재를 추가 부품에 접합하기 위하여 적어도 2개의 전극을 포함하는 저항 용접 유닛을 구비하는 장치에 관한 것으로, 복합 시트 금속 부재는 적어도 2개의 외측 덮개 금속 시트들 및 덮개 금속 시트들 사이에 배치된 적어도 하나의 비-금속 층을 구비하고, 추가 부품은 적어도 하나의 외측 금속 층을 구비한다.
복합 시트 금속 부재는 특히 샌드위치 형태로 구성된 복합 재료이다. 복합 시트 금속 부재는 주로 2개의 외측 덮개 금속 시트들 및 덮개 금속 시트들 사이에 배치된 플라스틱 재료를 포함한다. 복합 시트 금속 부재는, 그 층상 구조에 의하여, 균일 재료의 부품으로는 달성될 수 없거나 거의 달성되기 어려운 물성을 구비할 수 있다. 복합 시트 금속 부재는, 예를 들면 매우 높은 수준의 국소 강성 및 강도를 구비할 수 있다. 또한, 복합 시트 금속 부재는 양호한 음향 감쇠 특성을 제공할 수 있다. 그러나, 특히 복합 시트 금속 부재는 감소된 부품 중량을 또한 가능하게 하는데, 충족되어야 할 나머지 물성들에는 손상을 미치지 않으면서 이를 가능하게 한다. 이러한 이유로, 복합 시트 금속 부재는 자동차 제조에 있어서 이른바 경량 금속 시트로서 점차 사용이 증가하고 있다.
자동차 제조에 있어서 널리 이용되는 저항 용접에는 복합 시트 금속 부재가 제한적 범위에서 적합할 뿐이라는 단점이 있다. 저항 용접은, 예를 들면 복합 시트 금속 부재를 통상의 시트 금속 부품에 간단하고 비용-효율적인 방식으로 연결하기 위하여 사용된다. 저항 용접 중에, 복합 시트 금속 부재로의 높은 열의 도입이 단시간에 일어나며, 그로 인하여 덮개 금속 시트들 사이에 배치된 비-금속 층은 쉽게 손상될 수 있다. 외측 덮개 금속 시트보다 내열성이 낮고 더욱이 온도 전도도가 낮은 플라스틱 재료 층의 경우에는, 특히 그러하다. 또한, 플라스틱 재료 층은 전기적으로 절연성일 수 있고 모든 경우에 전기 전도도가 매우 낮다.
따라서, 본 발명의 목적은, 복합 시트 금속 부재들이 저항 용접에 의하여 신뢰적 작업 방식으로 접합될 수 있도록, 서두에 언급되고 상세히 전술된 유형의 방법과 장치를 구성하고 개발하는 것이다.
이러한 목적은, 청구항 1에 따라 전제부에 언급된 유형의 방법에 있어서, 전기 전도성 더미 요소(dummy element)가 외측 덮개 금속 시트와 접촉하도록 이동하고, 2개의 전극들 사이의 적어도 하나의 전류 경로(current path)가 전기 전도성 더미 요소에 의하여 통전되는 방법에 의하여 달성된다.
따라서, 본 발명은, 특히 국소 응력을 받는 영역 내에 접합될 때에 복합 시트 금속 부재를 보호하기 위하여, 복합 시트 금속 부재와 접촉하도록 이동하는 더미 요소가 사용될 수 있다는 점에 착안하였다. 더미 요소는 전기적으로 전도성이고 바람직하게는 열적으로 매우 안정하다. 더미 요소는, 예를 들면 그 물성에 있어서 덮개 금속 시트와 매우 유사할 수 있다. 필요하다면, 더미 요소 및 외측 덮개 금속 시트는 동일하거나 유사한 재료로 제조될 수 있다. 그러나, 더미 요소가 상당히 높은 수준의 전도도 및/또는 상당히 높은 수준의 열적 안정성을 구비하도록 준비될 수도 있다. 이때에는, 외측 금속 덮개 시트 대신에 더미 요소의 재료 품질을 향상시키는 것만으로도 충분할 수 있다.
저항 용접 중에, 가공물들 중 적어도 하나를 경유하는 이른바 전류 경로인 전기 전도성 연결이 전극들 사이에 형성되도록, 적어도 2개의 전극들이 피용접 가공물에 대하여 위치한다. 가공물들은 이 경우에 복합 시트 금속 부재 및 다른 하나의 부품이다. 전극들은 상이하게 구성될 수도 있으며, 예들 들면 한 세트의 용접 핀서(welding pincers)의 일부로서 또는 회전 전극(rolling electrode)들로서 구성될 수 있다.
더미 요소는 저항 용접 작업 중에 형성되는 적어도 하나의 전류 경로 내로 이동한다. 전류 경로는, 더미 요소를 구비하거나 구비하지 않는 다른 방식으로 통전될 수 있을지라도, 더미 요소의 이동에 의하여 결국에는 더미 요소를 경유하여 통전된다. 따라서, 전류의 적어도 일부가 더미 요소를 통해 흐르고, 그에 의하여 복합 시트 금속 부재 내로는 더 적은 열이 도입된다. 더미 요소는 외측 금속 덮개 시트의 국소적 후육부(thickened portion) 및 결과적으로 더 두꺼운 시트 금속 두께를 모의할 수 있다. 국소적으로 좁은 한정 영역 내에서의 두께 증가는, 열의 도입, 특히 복합 시트 금속 부재의 비-금속 층으로의 열의 도입을 감소시키기에 충분하며, 가공물의 실제 접합을 저해하지 않는다.
또한, 더미 요소의 사용은 불필요한 재료 요건을 방지한다. 더미 요소는, 바람직하게는 복합 시트 금속 부재의 기계적 및 기타 물성을 필요로 하지 않는다는 점을 특징으로 한다. 더미 요소는 저항 용접 작업 중에 국소적으로 온도 증가가 발생할 수 있는 위치에 단지 제공될 필요가 있다. 따라서, 다른 상황은 고려될 필요가 없거나 거의 고려될 필요가 없다. 따라서, 저항 용접에 의하여 더미 요소가 복합 시트 금속 부재에 영구적으로 연결되지 않고, 그 대신에 복합 시트 금속 부재로부터 조만간 탈락되거나 분리되는 경우도 허용될 수 있다. 더미 요소는, 접합 작업인 저항 용접 작업이 진행 중인 동안에만, 예를 들면 복합 시트 금속 부재에 접촉하도록 배치될 수 있다. 더미 요소는, 여러 용접 심(seam) 및/또는 용접 점(spot)을 위하여 재사용된다면, 재료적으로 매우 강성적 방식으로, 예를 들면 중실 판재(solid plate)로서 제조될 수도 있다.
특히, 추가 부품과 복합 시트 금속 부재가 평면적 방식으로 구성되어 있을 경우에, 추가 부품에 접촉하지 않는 외측 덮개 금속 시트에 더미 요소를 중첩에 의하여 접촉시키면, 특히 더욱 간단하고 바람직하다. 다시 말하자면, 더미 요소는 바람직하게는 추가 부품에서 먼 쪽의 외측 덮개 금속 시트에 제공된다.
추가 부품은 일반적인 시트 금속 부품일 수 있다. 추가 부품은 중실 금속 부품이거나, 예를 들면 복합 시트 금속 부재와 같은 복합 재료일 수도 있다. 다른 부품과의 복합 시트 금속 부재의 용접성을 보장하기 위하여, 추가 부품은 전체가 금속으로 구성되어 있지 않다면, 특히 복합 시트 금속 부재에 접촉하도록 배치되어 용접될 수 있는 적어도 하나의 외측 금속 층을 구비한다.
본 방법의 제1 실시 형태에 있어서, 2개의 전극들 사이의 적어도 하나의 전류 경로는 더미 요소 및 2개의 외측 덮개 금속 시트에 의하여 통전될 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 그렇지 않은 경우에 외측 덮개 층을 통하여 흐르게 될 전류의 일부가 더미 요소를 통해 흐르는 것을 보장할 수 있다. 외측 덮개 층과 전극 사이에 더미 요소가 제공됨으로써 전류가 더미 요소를 통하여 외측 덮개 층으로 또는 그 역방향으로 흐르면, 더미 요소에 인접한 외측 덮개 금속 시트 내에는 전류 밀도가 감소할 수 있다. 그러나, 더미 요소는 대안적으로 또는 부가적으로 용접 작업 중에 발열 부분(portion of the heat)을 차지하고, 따라서 외측 덮개 금속 시트로부터 열을 방출할 수도 있다. 예를 들어 더미 요소를 통과하는 전류 경로를 보장하기 위하여, 그리고 예를 들어 전극과 복합 시트 금속 부재 사이의 직접 접촉을 방지하기 위하여, 전극은 더미 요소와 접촉하도록 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 더미 요소는 바람직하게는 복합 시트 금속 부재와 관련된 전극에 접촉하도록 배치된다.
대안적으로 또는 부가적으로, 2개의 전극들 사이의 전류 경로는 더미 요소 및 전기 전도성 부품에 의하여 통전될 수 있다. 따라서, 전류 경로는 복합 시트 금속 부재를 부분적으로 또는 바람직하게는 완전히 우회(bypassing)함으로써 통전될 수 있다. 따라서, 복합 시트 금속 부재를 보호하는 전류 경로를 제공하는 것이 가능하거나, 선택적으로 복합 시트 금속 부재 내에 전류 밀도의 감소를 일으키고 그에 따라 낮은 열 부하를 수반하는 재료-보호 용접 작업이 실시되게 하는 추가 전류 경로를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 관한 간단한 실시 형태는, 추가 부품에 전기 전도적 방식으로 연결된 수용 부재(receiving member) 내에 더미 요소가 수용되면 달성될 수 있다. 그와 동시에, 수용 부재는 이 경우에 바람직하게는 용접 작업 중에 더미 요소의 위치 설정(positioning)을 위하여 사용된다. 더미 요소의 수용 또는 위치 설정은 바람직하게는 실제 용접 작업 전에 실시된다. 그러나, 더미 요소는 용접 작업 중에만 소정 범위 내에 수용되거나 배치될 수도 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 수용 부재의 재료 및 치수는 전류 및 열류(heat flow)를 조정하기 위한 제어 변수로서 사용될 수도 있다. 예를 들면, 수용 부재의 저항은 전위차계(potentiometer) 등에 의하여 조정될 수 있다는 점이 고려될 수 있다.
전극들 중 하나에 대하여 고정된 수용 부재를 이용하면, 특히 간단하다. 따라서, 전극과 더미 요소의 미리 결정된 상대 위치는 일정하게 유지되는 것이 가능하다. 따라서, 용접 작업 중에 더미 요소의 부정확한 위치 설정의 발생이 방지된다.
대안적으로 또는 부가적으로, 운반 벨트(carrier belt) 상에 제공된 다수의 더미 요소들이 이용될 수 있다. 이는 운반 벨트가 전극과 복합 시트 금속 부재 사이로 이동하면 특히 바람직하다. 이는 바람직하게는 2회의 접합 실시(joining event) 사이에 이루어지며, 접합 실시는 2개의 다른 복합 시트 금속 부재들과 관련된 것일 수도 있다. 접합 실시는 예를 들면 용접 점의 설정이나 용접 심의 도화를 포함하는 것으로 이해되도록 의도된다. 운반 벨트는 결국에는 대응하는 자동 공급 유닛(feeding unit) 내에 수용될 수 있다. 이 경우에, 운반 벨트를 위하여 유지 부재(retention member)가 전극에 대하여 고정되는 것이 또한 바람직하다. 위치 설정은 바람직하게는 자동적으로 실시된다. 따라서, 접합 실시 후에 후속 접합 실시를 위하여 후속 더미 요소를 시작 위치에 다시 배치하기 위해서는, 운반 벨트는 추가로 약간 이송되어야 할 뿐이다.
본 발명에 관한 단순화는, 다수의 더미 요소들이 접합 전 또는 중에 운반 벨트로부터 분리되면 달성될 수 있다. 분리된 더미 요소들은 개별적으로 처리될 수 있거나 복합 시트 금속 부재에 결합되어 유지될 수 있다. 단순화를 위하여, 분리는 전극 및/또는 더미 요소를 위한 수용 부재에 의하여 실시될 수 있다. 이러한 목적으로, 운반 벨트는 예를 들면 천공부(perforation)를 구비할 수 있고, 그리고/또는 전극 또는 수용 부재는 운반 벨트로부터 더미 요소를 타발할 수 있다.
접합 작업은, 더미 요소들이 복합 시트 금속 부재에 결합되어 유지될 수 있도록 실시될 수 있다. 더미 요소는 결국에는 접합 작업 중에 용접된다. 이는 적합한 용접 결과를 발생시킬 수 있다. 그러나, 복합 시트 금속 부재에 결합된 더미 부분은 사용자 또는 복합 시트 금속 부재의 물성에 바람직하지 않은 방식으로 영향을 미치는 경우가 또한 있을 수도 있다. 이러한 단점을 해소하기 위하여, 더미 요소는 접합 실시 후에 복합 시트 금속 부재로부터 적어도 부분적으로 분리될 수 있다. 이는, 예를 들면 복합 시트 금속 부재로부터 더미 요소의 적어도 일부를 전단하기 위하여 더미 요소에 토션력을 인가함으로써, 특히 간단한 방식으로 실시될 수 있다. 더미 요소는, 적절한 수단을 사용하는 절단 방식에 의하여, 복합 시트 금속 부재로부터 완전히 또는 부분적으로 분리될 수도 있다. 더미 요소가 부분적으로 분리되도록 의도되면, 이러한 목적으로 그에 대응하여 잔존 더미 부분 및 제거될 더미 부분의 분리를 용이하게 하는 적어도 하나의 소망 파단 위치를 더미 요소 내에 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
원론적으로, 더미 요소들은 전기 전도도가 높고 용융 온도가 높은 재료를 포함하면 바람직한 효과를 갖는다. 그에 따라, 더미 요소를 경유하는 전류 경로에서의 전기 전도성 및 접합 작업 중의 형상 안정성이 증가한다. 더미 요소의 전도도와 용융 온도가 특히 높은 경우에, 더미 요소는 복합 시트 금속 부재에 접합되지 않는 것이 가능하다. 따라서, 더미 요소는, 상당한 손상 없이 또는 복합 시트 금속 부재로부터 다시 분리될 필요 없이, 다수의 접합 실시에 반복적으로 사용될 수 있다. 단순화를 위하여, 그리고 복합 시트로부터 대량의 열을 수용하여 이를 방출하기 위하여, 복합 시트 금속 부재 및/또는 외측 덮개 금속 시트의 두께를 상당히 초과하는 두께의 중실 판재를 더미 요소로 사용하는 것이 가능하다.
접합 작업 중에 발생한 열의 방출을 증가시키기 위하여, 대안적으로 또는 부가적으로, 더미 요소의 냉각을 제공하는 것이 가능하다. 더미 요소가 수용 부재 내에 유지되면, 수용 부재는 대안적으로 또는 부가적으로 냉각될 수도 있다. 물, 기름 또는 다른 유체가 냉각 매체로서 사용될 수 있다. 냉각은 대응 냉각 채널을 통하여 실시될 수 있다.
접합 작업 중에 가스가 방출되거나 열 작용에 의하여 복합 시트 금속 부재의 적어도 하나의 비-금속 층으로부터 가스가 배출된다는 사실을 무시할 수 없는 경우가 흔히 있다. 이 경우에, 관통 형상부(piercing formation)를 구비하는 더미 요소 및/또는 수용 부재가 사용될 수 있다. 예를 들어 핀(pin) 형상의 관통 형상부는 이 경우에 외측 덮개 금속 시트를 통과한다. 따라서, 비-금속 층으로부터의 가스는 적어도 하나의 대응 통기 채널을 통하여 방출될 수 있다.
예상되는 용접 심보다도 더미 요소가 넓으면, 용접 작업 중에 양호한 결과가 달성된다는 것이 밝혀졌다. 점용접 작업의 경우에, 용접 점 또는 용접부(welding zone)의 직경보다 직경이 큰 더미 요소에 대해서도 마찬가지이다. 적절한 더미 요소에 의하여, 충분한 열량이 방출될 수 있고, 그리고/또는 대응 전류 경로 내의 전류 밀도가 충분히 감소할 수 있다.
전술한 방법은 저항 점용접 작업 중에 특히 바람직한 방식으로 이용될 수 있다. 이 경우에, 다량의 열이 복합 시트 금속 부재 내로 단지 국소적 방식으로 도입되며, 더미 요소를 특히 간단하고 비용 효율적 방식으로, 예를 들면 원형 시트 금속 판재 등의 형태로 사용하는 것이 가능하다.
서두에 언급되고 본 발명의 기초를 형성하는 목적은, 청구항 15에 따른 도입부에 또한 언급된 유형의 장치에 있어서, 용접 작업 전 및/또는 후에 더미 요소를 수용하고 더미 요소를 복합 시트 금속 부재에 접촉시키기 위하여 수용 부재가 제공되고, 이 수용 부재가 추가 부품에 전기 전도적 방식으로 연결되어 있는 구성에 의하여 달성된다.
그에 따라, 적어도 하나의 수용 부재의 사용과 관련하여 이미 전술한 장점들이 달성된다. 본 발명에 따른 장치의 다른 바람직한 실시 형태들은 본 방법과 관련된 위의 설명으로부터 또한 이해될 수 있다. 이는 당해 기술 분야의 기술자에게는 매우 명백하다.
도 1은, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시 형태를 실시할 때에, 본 발명에 따른 장치의 제1 실시 형태의 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 장치의 상방으로부터의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 제1 실시 형태에 의하여 제조된 가공물의 개략적 단면도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 방법의 제2 실시 형태를 실시할 때에, 본 발명에 따른 장치의 제2 실시 형태의 개략적 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 제3 실시 형태에 의하여 제조된 가공물의 개략적 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 방법의 제4 실시 형태를 실시할 때의 가공물의 개략적 단면도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 방법의 제5 실시 형태를 실시할 때에, 가공물의 상방으로부터의 개략도이다.
도 8a와 도 8b는 각각 본 발명에 따른 장치의 제3 실시 형태의 수용 부재의 단면도이다.
도 9는, 본 발명에 따른 방법의 제6 실시 형태를 실시할 때에, 본 발명에 따른 장치의 제4 실시 형태의 개략적 단면도이다.
도 10은, 본 발명에 따른 방법의 제7 실시 형태를 실시할 때에, 본 발명에 따른 장치의 제5 실시 형태의 개략적 단면도이다.
이하에는, 단지 실시 형태를 나타내는 도면과 관련하여, 본 발명이 전체적으로 더욱 상세하게 설명되어 있다.
도 1과 도 2는, 저항 용접에 의하여, 특히 저항 점용접에 의하여 접합하기 위한 장치(1)를 나타낸다. 장치(1) 내에는 복합 시트 금속 부재(2) 및 추가 부품(3)이 배치되어 있다. 복합 시트 금속 부재(2)는 이와 관련하여 도시된 바람직한 실시 형태에서 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)와 플라스틱의 내측 비-금속 층(6)을 포함하며, 추가 부품(3)은 일반적인 금속 시트에 의해 형성된다.
복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)은 도 1과 도 2에 도시된 서로 중첩된 위치에서 2개의 용접 점에 의하여 함께 접합된다. 이러한 목적으로, 복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)의 주위에 부분적으로 맞물리는 저항 용접 유닛의 용접 핀서(9)의 2개의 전극(7, 8)들 사이로, 복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)이 이동한다. 용접 핀서(9)의 전극(7, 8)들에는 상세히 도시되어 있지는 않은 전압 공급원(10)에 의하여 전위 차이가 인가된다. 이러한 방식으로, 하측 전극(8)은 추가 부품(3)에 접촉한다. 상측 전극(7)은, 추가 부품(3)에서 먼 쪽의 외측 덮개 금속 시트(4) 상에 배치된 원반형 더미 요소(11)에 접촉한다. 더미 요소(11)는 결과적으로 외측 덮개 금속 시트(4)와 상측 전극(7) 사이에 제공됨으로써, 전극(7)과 복합 시트 금속 부재(2) 사이에는 직접 접촉이 형성되지 않는다. 이와 관련하여 도시된 바람직한 실시 형태에서, 원반형 더미 요소(11)의 두께는 용접 작업에 따라 조정된다. 원반형 더미 요소(11)의 두께는, 예를 들면 대략 1mm일 수 있다. 또한, 상측 전극(7)은 하측 전극(8)에 비하여 접촉 저항이 높을 수 있다.
우측에 도시된 복합 시트 금속 부재(2)의 단부에는, 복합 시트 금속 부재(2)의 단부 주위에 약간 맞물리는 전기 전도성의 전류 브리지(current bridge)(12)가 제공된다. 따라서, 전류 브리지(12)는 용접 작업 중에 더미 요소(11), 상방의 외측 덮개 금속 시트(4), 전류 브리지(12), 하방의 외측 덮개 금속 시트(5) 및 추가 부품(4)에 의하여 2개의 전극(7, 8)들 사이에 전류 경로가 형성되는 것을 보장한다. 따라서, 전류 브리지(12)는 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들 사이에 전기 전도성 연결부를 구성한다. 전극(7, 8)들 사이의 또 다른 전류 경로는, 더미 요소(11), 수용 부재(13), 수용 부재(13)와 추가 부품(3) 사이의 연결부(14) 및 추가 부품(3)에 의하여 통전된다. 2개의 전류 경로의 병용 구성의 형태는 특히 양호한 접합 결과를 보장한다.
수용 부재(13)는 더미 요소(11)를 수용하고 복합 시트 금속 부재(2)에 대하여 소망 방향으로 더미 요소(11)를 배치하는 역할을 한다. 이러한 목적으로, 수용 부재(13)는 더미 요소(11)의 도입을 위하여 확장되거나 개방될 수 있고 그 후에 고정 또는 반드시 접촉을 위하여 좁아지거나 닫힐 수 있도록 집게의 형태로 구성된다. 이는 특히 도 2에 도시되어 있다. 이러한 목적으로, 수용 부재(13)는 용접 핀서(9)에 고정 방식으로 연결될 수 있지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 또한, 도시된 실시 형태에서 수용 부재(13)는, 특히 추가 부품(3)의 여러 위치에서 다수의 용접 점들을 설정할 수 있도록, 유연한 케이블 또는 스트립 형태의 연결부(14)에 의하여 추가 부품(3)에 연결된다. 도시된 실시 형태에서는, 2개의 용접 점들이 설정되도록 계획된다. 제2 용접 점의 위치에는, 또 다른 원반형 더미 요소(11)가 이미 제공되어 있다. 부주의한 배치 실수가 일어날 위험 없이, 또는 복합 시트 금속 부재가 기울어져 있을 때에, 각각의 접합 작업 전에 더미 요소(11)들을 미리 부착할 수 있도록 하기 위하여, 더미 요소(11)들은 복합 시트 금속 부재(2)에 접착 결합될 수 있다.
도 3은, 접합 작업 후에, 복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)을 포함하는 가공품의 측단면도이다. 점용접의 용접부(15)는 이른바 용접 점으로서 렌즈 형태로 구성되고, 관련된 더미 요소(11)에 비하여 직경이 약간 작다. 그러나, 직경 차이는 가능하다면 상당히 증가할 수 있다. 이와 관련하여 도시된 바람직한 실시 형태에서, 용접부(15)는 한편으로는 추가 부품(3) 내로, 다른 한편으로는 추가 부품(3)에서 먼 쪽의 외측 덮개 금속 시트(4) 내로 연장되어 있다. 결과적으로, 더미 요소(11)도 접합되고, 따라서 복합 시트 금속 부재(2)에 접합되어 유지된다.
도 4에 도시된 장치(20) 내에는, 외연 오목부(peripheral recess)(22)를 구비하는 수용 부재(21)가 제공된다. 더미 요소(11)는 이 외연 오목부(22) 내에 정밀한 방식으로 수용될 수 있다. 또한, 하부 절제부(undercut) 형상의 수용 부재(21)에 의하여, 더미 요소(11)의 매우 안정적인 위치 설정이 가능하다.
또한, 도시된 장치(20) 내에는, 부분적으로만 도시되어 있는 바와 같은 자동 공급 시스템(23)이 제공되어 각 용접 지점으로 더미 요소(11)를 공급한다. 이러한 목적으로, 각 더미 요소(11)는 하나씩 차례로 운반 벨트(24)에 고정된다. 운반 벨트(24)는 자동 공급 시스템(23) 내에 권취되어 고정되어 있다. 2개의 연속 용접 점들의 위치 설정 사이의 시간 동안에, 선행 더미 요소(11)가 이미 점유하였던 시작 위치에 후행 더미 요소(11)가 용접 작업을 위하여 배치될 때까지, 운반 벨트(23)는 추가로 약간 이동한다. 그 후에, 용접 핀서(9)가 닫히고, 후행 더미 요소(11)는 필요에 따라 전극(7) 및/또는 수용 부재(21)에 의하여 타발된다. 이때에, 더미 요소(11)는 복합 시트 금속 부재(2)와 접촉하고, 저항 점용접 작업은 그 상태에서 실시될 수 있다. 이는 실질적으로 이미 전술한 바와 같이 실시된다. 운반 벨트(24)로부터 더미 요소(11)의 타발(punching out)이나 일반적으로 분리가 용이하도록, 운반 벨트(24)는 예를 들면 천공부 형태의 대응 취약부(weakening portion)를 구비할 수 있다.
이와 관련하여 도시된 바람직한 실시 형태에 있어서, 운반 벨트(24)는 복합 시트 금속 부재(2)와 상측 전극(7) 사이의 공간을 통하여 이송된다. 그러나, 운반 벨트(24)의 이송은 이 중간 공간 외측에서 실시될 수도 있으며, 후행 더미 요소(11)가 자동 공급 시스템(23) 내에서 소망 위치를 차지한 후에 운반 벨트(24)가 각 경우에 중간 공간 내로 도입될 수 있다.
변경된 방법으로 제조되고 복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)을 포함하는 가공물이 도 5에 단면도로 도시되어 있다. 이 경우에는, 추가 부품(3)으로부터, 추가 부품(3)에서 먼 쪽의 복합 시트 금속 부재(2)의 외측 덮개 금속 시트(4) 내로 용접부(15)가 형성되도록 방법이 변경된다. 이 경우에, 추가 시트 금속 부품(3)에 복합 시트 금속 부재(2)의 접합에 의하여, 더미 요소(25)가 복합 시트 금속 부재(2)에 견고히 연결되지는 않는다. 따라서, 더미 요소(25)는 다음 용접 점의 설정을 위하여 다시 사용될 수 있으며, 이는 도 5에 화살표로 도시되어 있다. 해당 방법에 있어서, 특히 전도성이고 열적으로 안정적인 더미 요소(25)가 사용된다. 더미 요소(25)가 재사용될 수 있으므로, 그에 따라 더미 요소(25)를 위한 높은 재료 비용은 심각한 단점이 되지는 않는다.
접합 작업 중에 더미 요소(11)가 복합 시트 금속 부재(2)에 연결되면, 접합 방법은 도 6에 도시된 단계에 의하여 보완될 수 있다. 이 경우에는, 접합 작업 후에, 회전 스탬프(rotating stamp)(26) 등이 더미 요소(11)에 대하여 가압되고, 더미 요소(11)에 토션력이 인가된다. 더미 요소(11)에 인가된 토션력 또는 토크가 충분히 크면, 더미 요소(11)는 완전히 전단된다. 도 6의 좌측에는 잔존 용접부(15')가 도시되어 있다.
도 7은, 복합 시트 금속 부재(2)와 추가 부품(3)을 포함하고 약간 변형된 방법으로 처리된 가공물을 나타낸다. 이 경우에, 사용된 더미 요소(27)는 감소된 재료 두께 또는 다른 취약부를 구비하는 이른바 소망 파단 위치(28)를 구비한다. 그와 같은 더미 요소(27)는 도 7의 좌측에 도시되어 있다. 파선으로 도시되어 있는 소망 파단 위치(28)는, 도 6과 관련하여 설명된 바와 같이 토션력이 가해졌을 때에, 더미 요소(27)가 부분적으로 파괴되도록 구성된다. 따라서, 용접부에 직접 연결된 더미 요소(27)의 내측 부분(29)이 복합 시트 금속 부재(2) 상에 잔존한다. 복합 시트 금속 부재(2) 상에 잔존하는 더미 요소(27)의 부분(29)은 우측에 도시되어 있으며, 예상되는 용접 점 또는 복합 시트 금속(2)에 접합된 더미 요소(27)의 영역과 대략 같은 크기이다.
도 8a 및 도 8b는 저항 용접에 의하여 접합하기 위한 장치의 수용 부재(30)의 일부를 나타낸다. 이와 관련하여 도시된 바람직한 수용 부재(30)는, 원형 개구부(31) 및 이 개구부(31)에 대하여 동심 배치된 원형 오목부(32)를 구비하며, 원형 오목부 내에는 그에 대응하도록 구성된 더미 요소가 수용될 수 있다. 그러나, 수용 부재 및 개구부는 원형 이외의 방식 및/또는 서로에 대하여 중심이 다른 방식으로 구성될 수도 있다.
수용 부재(30)는 유지 부재(33)를 또한 구비하며, 이에 의하여 더미 요소는 추가 부품에 전도적 방식으로 연결된다. 수용 부재(30)를 냉각하기 위하여, 이와 관련하여 도시된 바람직한 수용 부재(30) 내에 환형으로 구성된 냉각 채널(34)이 제공된다. 저항 용접 작업 중에 발생하는 열을 방출하기 위하여, 냉각 채널(34)을 통하여 냉각 매체가 흐를 수 있다. 이와 관련하여 도시된 바람직한 수용 부재(30) 내에, 냉각 채널(34)은 접합 작업 중에 더미 요소에 근접하고 복합 시트 금속 부재에 근접하도록 구성된다. 따라서, 열은 복합 시트 금속 부재 및 더미 요소 모두로부터 방출될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 더미 요소는 통기될 수 있는 냉각 채널을 구비할 수 있다. 또한, 더미 요소의 냉각 채널을 통하여 냉각 매체가 흐르도록, 더미 요소의 냉각 채널에는 냉각 유체가 별도로 또는 수용 부재를 통하여 공급될 수 있다.
이와 관련하여 도 8a 및 도 8b에 도시된 바람직한 수용 부재(30) 내에는, 수용 부재(30)가 복합 시트 금속 부재에 대하여 가압되었을 때에, 복합 시트 금속 부재의 외측 덮개 금속 시트를 통과하는 핀 형태의 관통 형상부(35)가 추가로 제공된다. 관통 형상부(35)는 적어도 하나의 비-금속 층 내로 돌출한다. 각각의 관통 형상부의 구멍(36) 및 이 구멍(36)에 연결된 통기 채널(37)을 통하여, 용접 작업 중에 비-금속 층 내에 발생한 가스가 방출될 수 있다. 이와 관련하여 도시된 바람직한 실시 형태에서, 높은 용접 전류의 경우에 발생할 수 있는 스파크의 형성을 방지하기 위하여, 관통 형상부(35)는 전기적으로 비전도성 재료, 예를 들면 세라믹 재료로 제조된다.
도 9는 저항 용접에 의하여 2개의 복합 시트 금속 부재(2)를 접합하기 위한 장치를 나타낸다. 접합 작업의 기초 원리는 전술한 원리와 동일하며, 구체적인 특이 사항은 추가 부품(3)도 복합 시트 금속 부재라는 점이다. 따라서, 더미 요소(11)는 전술한 유형의 수용 부재(21)에 의하여 용접 핀서(9)의 각 전극(7, 8)과 그에 관련된 복합 시트 금속 부재(2) 또는 복합 시트 금속 부재 형태의 추가 부품(3) 사이에 도입된다. 각 수용 부재(21)는 반대편의 복합 시트 금속 부재(2) 또는 추가 부품(3)에 전기 전도적 방식으로 연결된다. 이러한 연결부(14)들 각각에는 전류 브리지(41)들이 각각 제공되며, 전류 브리지들 그 자체는 한편으로는 복합 시트 금속 부재(2)의 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들을, 다른 한편으로는 추가 부품(3)을 서로 전기 전도적 방식으로 연결한다. 이러한 방식으로, 2개의 전극(7, 8)들 사이에는 4개의 다른 전류 경로가 형성된다. 2개의 전극(7, 8)들은 각각 더미 요소(11)를 통해서만 가공물과 전도적 접촉을 하므로, 이러한 경로들 각각은 이 경우에 더미 요소(11)들 모두를 통과한다. 경로들 중 2개는 각각 외측 덮개 금속 시트(4)를 통과한다. 전류 경로들 중 하나는 서로 접촉하는 2개의 외측 덮개 금속 시트(5)들을 통과하고, 또 다른 전류 경로는 4개의 모든 외측 금속 덮개 시트(4, 5)들을 통과한다.
도 10은, 저항 용접에 의하여 복합 시트 금속 부재와 복합 시트 금속 부재 형태의 추가 부품(3)을 접합하기 위한 도 9에 도시된 장치(40)와 대비하여, 변형된 장치(45)를 나타낸다. 이 장치(45)에 의하여 실시되는 방법에 있어서는, 더미 요소를 수용하기 위한 수용 부재의 사용이 필요하지 않다. 또한, 더미 요소(11)는 각 경우에 한편으로는 전극(7)과 복합 시트 금속 부재(2) 사이, 다른 한편으로는 전극(8)과 복합 시트 금속 부재로 구성된 추가 부품(3) 사이에 제공되지 않는다. 그 대신에, 복합 시트 금속 부재(2) 및 추가 부품(3)의 외측 덮개 금속 시트(4)들은 각각 2개의 더미 요소(11) 및 전류 브리지(12)에 의하여 서로 전기 전도적 방식으로 연결되며, 덮개 금속 시트(4, 5)들 각각은 더미 요소(11)에 직접 접촉한다.
접합 작업 중에, 2개의 전극(7, 8)들 사이에는 4개의 모든 외측 금속 덮개 시트(4, 5)들과 4개의 모든 더미 요소(11)들을 통과하는 단지 하나의 전류 경로만이 형성된다. 이 경우에, 각각의 더미 요소(11)와 이에 대응하는 외측 덮개 금속 시트(4, 5) 사이의 접촉면이 충분히 작으므로, 도 10에 도시된 용접부(15, 46)가 나타내는 바와 같이, 복합 시트 금속 부재(2)가 추가 부품(3)에 접합될 뿐만 아니라, 한편으로는 복합 시트 금속 부재(2)와 다른 한편으로는 추가 부품(3)의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들이 접합된다. 더미 요소(11)는 관련된 외측 덮개 금속 시트(4, 5)에 접합될 수도 있다. 그러나, 필요에 따라, 그 후에 외측 금속 덮개 시트(4, 5)로부터 더미 요소(11)를 분리하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 복합 시트 금속 부재(2)를 추가 부품(3)에 접합하기 위한 방법으로서,
    복합 시트 금속 부재(2)는 적어도 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들 및 덮개 금속 시트(4, 5)들 사이에 배치된 적어도 하나의 비-금속 층(6)을 구비하고, 추가 부품(3)은 적어도 하나의 외측 금속 층(4, 5)을 구비하며,
    복합 시트 금속 부재(2) 및 추가 부품(3)은 저항 용접 유닛의 2개의 전극(7, 8)들 사이에 서로 중첩되도록 이동하고,
    전기 전도성 더미 요소(11, 25, 27)가 이동하여 외측 덮개 금속 시트(4, 5)와 접촉하고,
    2개의 전극(7, 8)들 사이의 적어도 하나의 전류 경로가 전기 전도성 더미 요소(11, 25, 27)에 의하여 통전되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27) 및 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)에 의하여, 전극(7, 8)들 사이의 전류 경로가 통전되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27)는 복합 시트 금속 부재(2)와 결합하는 전극(7)과 접촉하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27) 및 추가 부품(3)에 의하여, 바람직하게는 복합 시트 금속 부재(2)를 우회하여, 전극(7, 8)들 사이의 전류 경로가 통전되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27)는, 접합 작업 중 및/또는 접합 작업 전에, 추가 부품(3)에 전기 전도적 방식으로 연결된 수용 부재(13, 21, 30) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    전극(7, 8)들 중 하나에 대하여 고정된 수용 부재(13, 21, 30)가 사용되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나에 있어서,
    복수의 더미 요소(11, 25, 27)가 운반 벨트(24)에 제공되고, 운반 벨트(24)는 바람직하게는 전극(7)과 복합 시트 금속 부재(2) 사이의 중간 공간을 통해 이동하는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    복수의 더미 요소(11, 25, 27)는 전극(7) 및/또는 수용 부재(21)에 의하여 운반 벨트(24)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27)는 접합 작업 중에는 복합 시트 금속 부재(2)에 연결되고, 더미 요소(11, 25, 27)는 접합 작업 후에 복합 시트 금속 부재(2)로부터 적어도 부분적으로 분리되며, 바람직하게는 전단되거나 절단 방식으로 제거되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27)는 전기 전도도가 높고 용융 온도가 높은 재료를 포함하고, 더미 요소(11, 25, 27)는 복합 시트 금속 부재에 접합되지 않으며, 더미 요소(11, 25, 27)는 다수의 접합 실시를 위하여 재사용되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나에 있어서,
    수용 부재(30) 및/또는 더미 요소는 냉각되며, 바람직하게는 수랭되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나에 있어서,
    외측 덮개 금속 시트(4, 5)를 관통하기 위하여, 바람직하게는 비-금속 층(6)을 탈가스하기 위하여, 관통 형상부(35)를 구비하는 수용 부재(30)가 사용되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나에 있어서,
    더미 요소(11, 25, 27)는 예상되는 용접부보다 넓은 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나에 있어서,
    접합 작업은 저항 점용접 작업인 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  15. 적어도 2개의 외측 덮개 금속 시트(4, 5)들 및 덮개 금속 시트(4, 5)들 사이에 배치된 적어도 하나의 비-금속 층(6)을 구비하는 복합 시트 금속 부재(2)와, 적어도 하나의 외측 금속 층(4, 5)을 구비하는 추가 부품(3)을 접합하기 위한 장치로서,
    적어도 2개의 전극(7, 8)을 포함하는 저항 용접 유닛을 구비하고, 접합 작업 전 및/또는 후에 더미 요소(11, 25, 27)를 수용하여 더미 요소(11, 25, 27)를 복합 시트 금속 부재(2)에 접촉시키기 위한 수용 부재(13, 21, 30)를 구비하며,
    수용 부재(13, 21, 30)는 추가 부품(3)에 전기 전도적 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 접합 장치.
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