KR20150021123A - 두 개의 구성 요소들을 연결시키는 방법 - Google Patents

두 개의 구성 요소들을 연결시키는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 두 개의 구성 요소들을 연결시키는 방법에 관한 것이다.

Description

두 개의 구성 요소들을 연결시키는 방법 {METHOD FOR CONNECTING TWO COMPONENTS}
본 발명은 두 개의 구성 요소들을 결합시키는 방법에 관한 것이다.
자동차 공학에서, 최근 구성 요소들은 소성 변형에 의해, 예를 들어 크림핑(crimping)에 의해 서로 접합되는 것이 종종 증가하고 있다. 동시에, 이러한 구성 요소 부품들이 무게가 더 가볍게, 즉 예를 들어 더 얇은-벽이 되거나 작은 횡-단면을 갖게 디자인되도록 요구된다. 따라서 특히 소성 변형에 의한 구성 요소 부품들의 접합 동안, 구성 요소 부품들은 손상을 겪을 수 있으며, 이는 예를 들어 최종 접합의 안전성을 악화시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명은, 종래 분야 기술의 단점 없이 두 개의 구성 요소 부품들을 결합시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 문제들은 소성 변형에 의한 두 개의 구성 요소 부품들을 결합시키는 방법에 의해 해결되며, 여기서 하나 이상의 구성 요소 부품이 그의 소성 변형 전에 그의 변형 범위 내에서 가열, 특히 충분히 가열된다.
본 발명은 소성 변형을 사용함에 의해 두 개의 구성 요소 부품들을 결합시키는 방법에 관한 것이다. 이러한 공정들은 종래 기술에서, 예를 들어 크림핑, 플레어링(flaring), 예각(acute-angle) 벌징(bulging) 또는 플랜징(flanging)으로서 공지된다. 이러한 사안을 위하여, 구성 요소 부품은 또 다른 구성 요소 부품 내로 스트라이킹(strike)되며, 그 후에 구성 요소 부품들 중 하나는 접합이 불가역적인 방식으로 소성적으로 변형된다. 본 발명에 따라, 변형은 이전에 가열된 구성 요소 부품 상에서 발생되며, 여기서 가열은 바람직하게는 변형될 전체 영역에서 발생된다. 예를 들어, 구성 요소 부품은 접합 및/또는 변형이 구현될 영역들에서 단지 국부적으로, 즉 구성 요소 부품의 전체 길이에 걸쳐서가 아닌, 그의 전체 내측 및/또는 외측 원주부 상에서 가열된다. 이러한 타입의 가열은 크림핑 또는 플랜징에 대해서 특히 바람직하다. 그러나 가열은 또한 단지 원주부의 부분적인 영역에서만 발생될 수 있다. 계속된 소성 변형이 변형 영역의 가열 조건에서 여전히 발생될 수 있다. 가열로 인해, 구성 요소 부품은 국부적으로 더 연화되고 따라서 예를 들어 임의의 크랙들의 전개 없이 변형을 가능하게 한다. 그러나 변형은 구성 요소 부품의 적어도 부분적으로 냉각된 조건에서 또한 발생할 수 있다. 그렇게 함으로써, 가열 및, 특히 냉각이 재료에서 조직의 변화를 유발하여, 구성 요소 부품의 조직이 변형 범위에서 영구적으로 약화되고 따라서 더 쉽게 변형되지만, 그 변형 동안 크랙들이 형성되지는 않는다. 특히 완전한 가열의 상황에서, 구성 요소 부품의 전체의 원주부는 소성 변형 동안 변형될 수 있고, 재료의 과변형(overstrainging)이 일어나지 않는다. 가열부는 바람직하게는 링-형, 특히 도넛형(toroidal) 또는 부채꼴의 형태이다.
대안적으로, 구성 요소 부품들의 재료의 조직은 또한 가열 및/또는 냉각에 의해 또한 경화될 수 있다.
가열은 또한 국부적인 응력들이 증가되거나 감소되는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 방법은, 예를 들어 스프링, 특히 파이프 안의 비틀림 스프링을 위한 베어링 위치를 만드는데, 및/또는 스프링을 파이프와 접합시키는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 금속의 구성 요소 부품들을 서로에게 결합하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 방사선(radiation)이 열원, 특히 레이져로서 사용된다. 바람직하게는, 방사선 공급원으로부터의 방사선은 방사선이 구성 요소 부품의 전체 원주부, 특히 변형될 영역과 동시에 충돌하는 방식으로 광학 수단을 통해 전향된다. 이러한 문제를 위하여, 구성 요소 부품은 바람직하게는 정지 상태이며, 즉 이것은 가열 동안 이동되지 않으며, 예를 들어 회전되지 않는다. 따라서 시간이 절약되고/절약되거나 가열이 더 균일하게 발생한다. 바람직하게는, 상기 수단들은 거울(mirror), 특히 링 거울 및/또는 원추-형 거울 및/또는 렌즈이다. 게다가, 특히 반투명 거울이 이용된다. 광학 수단은 또한 방사선이 주위로 방출되지 않는 것을 달성하기 위해 사용될 수 있다. 결과적으로, 가열 영역의 봉쇄(containment)는 생략될 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 구성 요소 부품은 가열 동안 회전된다. 방사선이 열원으로서 사용되는 경우에 있어서, 가열이 바람직하게는 포함된다.
특히 이미 냉각된 구성 요소 부품들의 변형 동안, 구성 요소 부품의 가열은 “인라인(inline)”으로 발생할 수 있으며, 가열은 또한 “오프 라인(offline)”으로 발생될 수 있다.
더 바람직한 실시예에 따르면, 가열은 유도(induction)에 의해 발생된다.
바람직하게는, 구성 요소 부품의 가열은 센서, 예를 들어 카메라, 특히 적외선(infrared) 카메라에 의해 모니터링되고/되거나, 고온계(pyrometer) 및 열원, 특히 방사선의 공급원 및/또는 광학 수단의 열원은 센서의 신호를 통해 조절된다.
바람직하게는, 다른 구성 요소 부품들과의 이의 결합 후에, 가열된 구성 요소 부품은 이어서 바람직한 재료의 특성을 특징으로 하는 방식으로 냉각된다. 예를 들어, 냉각은 조직적 변화를 발생시킨다.
게다가, 특히 가열될 구성 요소 부품은 바람직하게는 다양한 재료의 특성들을 특징으로 한다. 예를 들어, 뛰어난 경도를 갖는 재료는 결합 영역에 이용되는 반면에, 나머지의 구성 요소 부품은 더 낮은 경도를 갖는 재료로부터 제조된다.
이의 가열 후에, 다른 구성 요소 부품들과의 결합을 시작하기 위해 가열된 구성 요소 부품이, 바람직하게는 즉시 변형된다.
아래에서, 본 발명은 도 1 내지 도 5를 통해 설명된다. 이러한 설명들은 단지 예시적이고 발명의 일반적인 범주를 제한하지 않는다.
도 1은 크림핑 및 플랜징을 갖는 접합을 도시한다.
도 2는 크로스 빔과 자동차 시트의 측면 부품 사이의 접합을 도시한다.
도 3은 구성 요소 부품의 가열을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 방법의 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예를 도시한다.
도 1은 제 1 구성 요소 부품(1), 이 경우에 파이프와 두 개의 제 2 구성 요소 부품(2, 3)들 사이에서의 접합을 도시한다. 파이프(1)는, 파란색 화살표에 의해 예시되는 것처럼, 두 개의 구성 요소 부품(2, 3)들 내로 푸쉬(push)되고, 그 후에 소성적으로 변형됨으로써, 파이프가 구성 요소 부품(2, 3)들과 타이트하게 결합된다. 파이프(1)와 구성 요소 부품(2) 사이의 접합은 크림핑(5)에 의해 발생되는 반면에, 구성 요소 부품(3)은 플랜징(4)에 의해 파이프(1)의 단부에 부착된다. 크림핑 또는 플랜징하는 동안, 파이프(1)는, 구성 요소 부품(2, 3)이 형태-끼워맞춤(form-fit) 및/또는 강제-끼워맞춤(force-fit)에 의해 파이프와 접합되는 방식으로 소성적으로 변형된다. 토크(torque)가 전달되는 방식으로 구성 요소 부품(2)이 파이프(1)에 연결되는 동안에, 파이프(1)는 측면 부품(3) 내에서 회전될 수 있다.
도 2는 도 1에 따른 접합의 적용예를 도시한다. 파이프(1)가 자동차 시트의 시트 부품의 프레임의 크로스 빔이며, 상기 크로스 빔의 하나가 이러한 프레임의 측면 부품(3)과 그리고 또한 자동차 시트의 높이 조정의 부품(2)과 접합되는 것임이 이해될 수 있다.
도 3에서, 다른 구성 요소 부품과의 접합을 생성하기 위한, 본 발명에 따른 파이프의 가열이 도시된다. 가열을 위해서, 파이프(1)는 구동부(6), 이 경우에 두 개의 롤러들을 경유하여 가열부(heating)(7)를 통하여 운반되고, 여기서 파이프는 한 곳에서, 이 경우에는 바람직하게는 서로로부터 이격되게 제공되는 여러 곳(들)에서 동시에 그리고 전체적으로 가열된다. 파이프는 이의 전체 원주부(circumference)를 따라 동시에 그리고 균일하게 가열된다. 바람직하게는 파이프는 이의 가열 동안 이동하지 않는다. 본 경우에 있어서, 가열은 원형 링(circular ring)(8)의 영역에서 발생한다. 이러한 문제를 위해, 파이프의 외측 원주부 상의 원형 링(8)이 동시에 및/또는 균일하게 가열된다. 그 후에 즉시, 크림핑 또는 플랜징 접합을 생성하기 위한 파이프의 변형이 발생된다. 본 경우에 있어서, 파이프(1)의 외측 원주부에서 원형 링(8)의 가열은 레이져 빔(laser beam)을 통해 발생하고, 그 레이져 빔은 다수의 광학 수단들, 특히 원추-형(cone-shaped) 거울을 통해 링-형(ring-shaped) 방사선으로 전환(convert)되며, 그의 전체 부피에서 국부적으로 그리고 동시에 이를 가열하기 위해 가열될 구성 요소 부품, 이 경우에는 파이프(1)가 다수의 광학 수단들 내에 위치된다. 원추-형 거울에 관하여, 축방향으로 이격된 영역들이 가열되도록 가열될 구성 요소 부품은 옮겨질 수 있다. 그러나, 가열 영역(8)의 실제 가열의 과정에서, 파이프(1)는 바람직하게 여전히 직립된 상태에 있다. 게다가, 장치는, 파이프의 온도를 가열된 원주부에서 측정하는 카메라를 특징으로 한다. 이러한 카메라의 신호는 레이져의 조절을 위해 사용된다.
도 4에서 본 발명에 따른 공정의 제 1 실시예가 도시된다. 구성 요소 부품(1)은 가열 수단(7), 예를 들어 이 경우에는 도넛형인 링 레이져를 통해 일정 온도까지 국부적으로 가열되고, 링 레이져는 참조 번호 8로 표시한다. 그 후, 구성 요소 부품(1)은 이 경우에는 로봇에 의해 가열부(7)로부터 제거되고, 크림핑 및 플랜징에 의해 구성 요소 부품(2, 3)에 결합된다. 가열되지 않은 변형 범위와 비교하면, 변형 범위의 가열은 변형을 위해 요구되는 에너지(ΔF)를 감소시킨다. 그 때까지 구성 요소 부품은 온도 T2 까지 냉각되지 않는다. 냉각은 가열되고/가열되거나 변형되는 영역에서 조직적인 변화를 유발시키는 방식으로 발생될 수 있다.
도 5에서 공정의 대안적인 버전이 도시된다. 가열 후에, 가열된 영역은 구성 요소 부품의 조직이, 특히 조직적인 변경에 의해 의도적으로 국부적으로 약화되는 방식으로, 제어된 방식에 따라 냉각된다. 구성 요소 부품이 냉각된 이후까지, 이 경우에 크림핑 및 플랜징에 의해 변형이 발생되지 않으며, 이것은 상기에 이미 설명되었다. 접합 영역에서 의도적으로 약화된 구성 요소 부품의 조직의 결과로써, 변형은 더 쉽게 및/또는 크랙(crack) 형성 없이 발생할 수 있다. 가열/냉각은 인라인(inline) 또는 오프라인(offline)으로 발생할 수 있다.
1: 구성 요소 부품, 크로스 빔
2: 구성 요소 부품, 높이 조정기
3: 구성 요소 부품, 측면 부품
4: 성형부, 플랜징
5: 성형부, 크림핑
6: 구동부
7: 가열 수단
8: 가열된 영역, 가열할 영역, 원형 링, 파이프의 다른 원주부에서의 원형 링
9: 재료 변화, 조직 변화에 의해 약화된 영역
ΔT: 냉각
T1: 증가된 온도
T2: 감소된 온도, 주위 온도
ΔF: 구성 요소 부품(1)의 변형을 위해 요구되는 에너지

Claims (10)

  1. 소성 변형에 의한 두 개의 구성 요소(1, 2, 3)들을 결합시키는 방법에 있어서,
    하나 이상의 구성 요소 부품(1)의 변형 범위이 소성 변형 전에 가열, 특히 충분히 가열되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가열 상태에서 소성 변형이 발생되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    변형 영역이 변형 전에 냉각되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구성 요소의 조직이 가열에 의해 국부적으로 약화되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구성 요소 부품(1, 2, 3)들은 크림핑 또는 플랜징에 의해 서로에게 접합되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속의 구성 요소 부품(1, 2, 3)들이 서로에 결합되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    방사선(radiation), 특히 레이져 및/또는 유도(induction)가 열원(7)으로서 이용되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    방사선 공급원으로부터의 방사선(radiation)(7)은 방사선이 구성 요소 부품(1, 2, 3)들의 전체 원주부, 특히 변형될 영역과 동시에 충돌하는 방식으로 광학 수단을 통해 전향되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 방사선(radiation)이 동시에 구성 요소 부품들의 원주부와 충돌하는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다른 구성 요소 부품(2, 3)과의 접합 후에, 가열된 구성 요소 부품(1)이 계속해서 바람직한 재료의 특성들을 가지는 방식으로 냉각되는 것을 특징으로 하는,
    구성 요소들을 결합시키는 방법.
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