KR20150079289A - 리벳 공급장치 및 이를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템 - Google Patents

Abstract

셀프 피어싱 리벳 시스템이 개시된다. 개시된 셀프 피어싱 리벳 시스템은 로봇의 아암 선단에 장착되는 프레임, 프레임의 상측에 설치되는 펀치유닛, 프레임의 하측에 설치되는 엔빌유닛 그리고 펀치유닛으로 리벳을 공급하기 위한 리벳 공급장치를 포함하며, 리벳 공급장치는 작업장의 바닥에 설치되며 에어의 압력으로서 리벳을 펀치유닛으로 공급하기 위한 메인 리벳 피딩부와, 펀치유닛과 연결되게 설치되고 피딩 호스를 통해 메인 리벳 피딩부와 연결되며 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 저장하고 그 리벳을 펀치유닛으로 공급하는 서브 리벳 피딩부를 포함할 수 있다.

Description

리벳 공급장치 및 이를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템 {RIVET FEEDING DEVICE AND SELF PIERCING RIVET SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명의 실시 예는 셀프 피어싱 리벳 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세팅 툴의 펀치로 셀프 피어싱 리벳을 공급하기 위한 리벳 공급장치에 관한 것이다.

자동차 산업에서는 환경 문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금과 플라스틱 재료 등의 사용을 통하여 차체의 경량화를 도모하고 있다.

이를 위해 자동차 업계에서는 차체를 조립하는 통상적인 점 용접을 교체할 수 있는 접합 방법에 대한 고찰이 이루어지고 있다.

최근에 들어서는 이와 같은 기대에 맞는 접합 방식으로서 셀프 피어싱 리벳 시스템(self piercing rivet system)을 이용한 셀프 피어싱 리벳 접합 방식을 채택하고 있다.

셀프 피어싱 리벳 접합 방식은, 강판 등의 접합 대상물에 리벳 접합용 구멍을 가공하고 그 구멍에 리벳을 삽입 후 헤드부를 성형하여 접합 대상물을 접합하는 기존의 리벳팅 방식과 달리, 구멍을 가공하지 않고 유압 또는 공압으로 리벳을 접합 대상물에 압입하여 리벳을 소성 변형시킴으로써 접합 대상물을 접합하는 방식이다.

상기에서와 같은 셀프 피어싱 리벳 접합 방식에서는 예컨대, 금속 시트재와 같은 상,하판의 접합 대상물을 체결하기 위해 헤드와, 부분적으로 속이 빈 원통형 섕크(shank)로 이루어진 셀프 피어싱 리벳을 사용한다.

예를 들면, 셀프 피어싱 리벳은 세팅 툴의 펀치에 의해 섕크가 접합 대상물의 상판을 관통하고, 엔빌에 의해 외측으로 벌어지며, 헤드 부분이 상판을 지지한 상태로 섕크가 하판에 압입되면서 접합 대상물의 상하판을 접합할 수 있다.

따라서, 셀프 피어싱 리벳 시스템은 상,하판의 접합 대상물을 펀치와 엔빌 사이에 위치시킨 상태에서, 펀치를 통해 리벳을 가압하게 되면, 그 리벳이 상판을 관통하여 하판으로 침투되고, 리벳의 선단이 엔빌의 성형골을 따라서 반지름 방향으로 확장 변형되면서 접합 대상물을 일체로 접합하게 된다.

이와 같이 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합 기술은 스폿 용접이 용이하지 않은 알루미늄 차체와 같은 부품을 접합하기 위해 사용될 수 있다.

또한, 셀프 피어싱 리벳을 이용한 접합 기술은 생산라인에서 용이하게 자동화될 수 있는 우수한 강도 및 피로 특성의 조인트를 생성할 뿐만 아니라, 리벳 주위의 시트재 상면의 뒤틀림(distortion)이 거의 발생하지 않는다는 점에서 조인트가 미적으로 수용 가능하기 때문에 이러한 맥락에서 성공적인 것으로 입증되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템을 도시한 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(200)은 프레임(1)이 구비되고, 리벳(R)에 가압력을 제공하는 펀치유닛(2)이 프레임(1)의 상측에 설치되며, 그 펀치유닛(2)에 대응하여 프레임(1)의 하측에는 엔빌유닛(3)이 설치된다.

여기서, 펀치유닛(2)은 리벳 피더기(9)로부터 리벳(R)을 제공받아 유압 또는 공압에 의해 구동하는 펀치 실린더(4)를 통해 리벳(R)에 가압력을 제공할 수 있다.

이러한 펀치유닛(2)은 리벳 피더기(9)로부터 공급된 리벳(R)을 안내하는 리셉터클(5)이 구비되는 바, 리셉터클(5)은 펀치 실린더(4)에 의해 엔빌유닛(3)에 대응하여 상하 방향으로 왕복 이동되며, 그 리셉터클(5)의 내측에는 펀치 실린더(4)에 의해 리벳(R)을 가압/타격하는 타격 기구(6)가 설치되어 있다.

따라서, 리벳 피더기(9)로부터 리셉터클(5)로 리벳(R)이 공급된 상태에서 그 리셉터클(5)은 펀치 실린더(4)에 의해 하강하며 엔빌유닛(3) 상에 지지된 접합 대상물을 클램핑 하게 된다. 그리고 나서 타격 기구(6)가 리벳(R)을 접합 대상물에 대하여 가압하며 압입시키게 되면, 엔빌유닛(3)에 의한 리벳(R)의 소성 변형으로서 접합 대상물을 일체로 접합할 수 있다.

한편, 펀치유닛(2)의 리셉터클(5)로 리벳(R)을 공급하기 위한 리벳 피더기(9)는 피딩 호스(8)를 통해 리셉터클(5)과 연결되는 바, 리벳(R)을 에어의 압력으로서 피딩 호스(8)를 통해 리셉터클(5)로 공급할 수 있다.

그런데, 종래 기술에서는 리벳 피더기(9)와 펀치유닛(2)의 리셉터클(5)을 대량 20m 이상의 길이를 지닌 피딩 호스(8)로 연결하여 그 피딩 호스(8)를 통해 리벳(R)을 리벳 피더기(9)로부터 리셉터클(5)로 공급하기 때문에, 리벳(R)의 공급시간이 많이 소요되어 생산성이 저하될 수 있다.

또한, 종래 기술에서는 길이가 긴 피딩 호스(8)를 통하여 리벳(R)을 리벳 피더기(9)로부터 리셉터클(5)로 공급하기 때문에, 그 피딩 호스(8)를 통해 리벳(R)을 공급하는 도중 리벳(R)이 피딩 호스(8)에 걸려 리벳 공급이 중단되는 등의 장비 고장 및 오작동이 발생하고, 리벳의 공급 중단에 따른 장비의 비 가동으로 인해 연속적인 리벳 공급 및 리벳팅 작업이 어려운 실정이다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 펀치유닛으로 공급되는 리벳의 공급 시간을 줄일 수 있고, 피딩 호스에 의한 리벳의 공급 중단을 최소화할 수 있도록 한 리벳 공급장치 및 이를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템은, 로봇의 아암 선단에 장착되는 프레임, 상기 프레임의 상측에 설치되는 펀치유닛, 상기 프레임의 하측에 설치되는 엔빌유닛 그리고 상기 펀치유닛으로 리벳을 공급하기 위한 리벳 공급장치를 포함하며, 상기 리벳 공급장치는 작업장의 바닥에 설치되며 에어의 압력으로서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 메인 리벳 피딩부와, 상기 펀치유닛과 연결되게 설치되고 피딩 호스를 통해 상기 메인 리벳 피딩부와 연결되며 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 저장하고 그 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하는 서브 리벳 피딩부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 서브 리벳 피딩부는 상기 펀치유닛과 연결되게 설치되며 상기 리벳들을 일렬로 정렬하는 리벳 레이스를 지닌 피딩 튜브와, 상기 피딩 튜브에 설치되며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 서브 리벳 피딩부는 상기 개폐유닛을 통해 상기 리벳 레이스를 개방하며, 상기 피딩 튜브의 리벳 레이스에 정렬된 리벳을 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳에 의해 상기 펀치유닛으로 공급할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐유닛은 상기 펀치유닛에 의한 리벳팅 작업 시, 상기 리벳 레이스를 차단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐유닛은 상기 펀치유닛에 의한 리벳팅 작업 완료 시, 상기 리벳 레이스를 개방할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 피딩 튜브는 상기 리벳 레이스를 형성하고 있는 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체에 결합되며 상기 리벳 레이스를 커버링 하는 튜브 커버를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐유닛은 상기 피딩 튜브의 상단부에 설치되는 장착 브라켓과, 상기 장착 브라켓의 하면에 이동 가능하게 설치되고 상기 피딩 튜브를 둘러싸며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록과, 상기 개폐 블록을 이동시키기 위해 상기 장착 브라켓의 하면에 고정되게 설치되며 상기 개폐 블록과 연결되는 작동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐 블록은 상기 리벳 레이스 상에서 상기 리벳의 헤드부를 규제할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐 블록은 양측 단부 사이에 상기 리벳 레이스의 폭에 상응하는 간격을 두고 사각 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서, 상기 개폐 블록의 일측 단부 및 다른 일측 단부는 상기 피딩 튜브의 상단부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치는, 로봇의 아암 선단에 장착되는 프레임, 상기 프레임의 상측에 설치되는 펀치유닛 및 상기 프레임의 하측에 설치되는 엔빌유닛을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템에서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 것으로서, ⅰ)작업장의 바닥에 설치되며 에어의 압력으로서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 메인 리벳 피딩부와, ⅱ)상기 펀치유닛과 연결되게 설치되고, 피딩 호스를 통해 상기 메인 리벳 피딩부와 연결되며 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 저장하고 그 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하는 서브 리벳 피딩부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 있어서, 상기 서브 리벳 피딩부는 상기 펀치유닛과 연결되게 설치되며 상기 리벳들을 일렬로 정렬하는 리벳 레이스를 지닌 피딩 튜브와, 상기 피딩 튜브에 설치되며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐유닛을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 있어서, 상기 피딩 튜브는 상기 리벳 레이스를 형성하고 있는 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체에 결합되며 상기 리벳 레이스를 커버링 하는 튜브 커버를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 있어서, 상기 개폐유닛은 상기 피딩 튜브의 상단부에 설치되는 장착 브라켓과, 상기 장착 브라켓의 하면에 이동 가능하게 설치되고 상기 피딩 튜브를 둘러싸며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록과, 상기 개폐 블록을 이동시키기 위해 상기 장착 브라켓의 하면에 고정되게 설치되며 상기 개폐 블록과 연결되는 작동 실린더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 있어서, 상기 개폐 블록은 양측 단부 사이에 상기 리벳 레이스의 폭에 상응하는 간격을 두고 사각 형태로 이루어지며, 상기 리벳 레이스 상에서 상기 리벳의 헤드부를 규제하고, 상기 개폐 블록의 일측 단부 및 다른 일측 단부는 상기 피딩 튜브의 상단부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 서브 리벳 피딩부에서 일시적으로 저장하며 그 리벳을 펀치유닛의 리셉터클로 하나씩 공급할 수 있으므로, 메인 리벳 피딩부로부터 펀치유닛의 리셉터클로 공급되는 리벳의 공급 시간을 단축시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 서브 리벳 피딩부를 구비함에 따라 종래 기술에서와 같이 리벳이 피딩 호스에 걸려 리벳 공급이 중단되는 등의 장비 고장 및 오작동 발생을 방지할 수 있고, 리벳의 공급 중단 없이 연속적인 리벳 공급 및 리벳팅 작업이 가능해진다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 메인 리벳 피딩부로부터 펀치유닛의 리셉터클로 공급되는 리벳의 공급 시간을 단축시킬 수 있고, 리벳의 공급 중단 없이 연속적인 리벳 공급 및 리벳팅 작업이 가능하므로, 리벳팅 가공물의 생산성 및 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템을 도시한 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 일부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 저면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 저면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.

우선, 본 발명의 실시 예들은 가압력을 발생시키는 가압원과, 그 가압원의 가압력을 지지하는 지지수단이 하나의 프레임에 구비되며, 가압원의 가압력에 의해 작동하는 툴을 이용하여 각종 금속 소재 등을 가공 및 성형하고, 접합할 수 있는 툴링 시스템에 적용될 수 있다.

예를 들면, 상기 툴링 시스템은 리벳을 이용하여 금속 소재 등의 접합 대상물을 접합할 수 있는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)은 접합 대상물인 상,하판의 금속 시트재를 셀프 피어싱 리벳(R: 이하 도 1 참조)을 통해 일체로 리벳팅 결합(접합)하기 위한 것이다.

이하에서는 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)을 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 상측을 향하는 부분이 상단부 또는 상부면으로 정의될 수 있고, 하측을 향하는 부분이 하단부 또는 하부면으로 정의될 수 있다.

상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)의 기준 위치 및 리벳팅 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)은 서로 겹쳐진 금속 시트재의 접합 대상물에 셀프 피어싱 리벳(R)을 일정 압력으로 압입시킴으로써 접합 대상물과 셀프 피어싱 리벳(R)의 소성 변형으로 그 접합 대상물을 일체로 접합할 수 있는 구성으로 이루어진다.

여기서, 상기 접합 대상물은 알루미늄 시트, 강판(고장력 강판 포함) 등의 금속 시트재를 포함할 수 있고, 플라스틱, 고무 등과 같은 비금속 재질을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 접합 대상물은 서로 동일한 동종 재질의 판재를 포함할 수 있고, 서로 다른 이종 재질의 판재를 포함할 수도 있다.

이와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)은 기본적으로 프레임(10), 가압원으로서의 펀치유닛(30), 지지수단으로서의 엔빌유닛(50) 그리고 셀프 피어싱 리벳(R)(이하에서는 편의 상 "리벳" 이라고 한다)을 펀치유닛(30)으로 공급하기 위한 리벳 공급장치(70)를 포함하고 있다.

상기 프레임(10)은 로봇(11)의 아암 선단에 장착된 상태로 로봇(11)의 거동에 따라 다양한 위치의 접합 대상물로 이동될 수 있으며, 로봇(11)의 아암에 의해 설정된 각도로 회전될 수 있다.

상기 프레임(10)은 서로 마주하는 한 쌍의 자유 단부를 지니며 C형의 골격을 이루는데, 당 업계에서는 통상적으로 "C-프레임" 또는 "C형 프레임"이라고도 한다. 이하에서는 C-프레임 또는 C형 프레임을 편의 상 "프레임" 이라고 한다.

예를 들면, 상기 프레임(10)은 소정 두께의 내골격과 외골격 사이에 다수 개의 스페이스를 지닌 트러스 형태로 이루어질 수 있다.

그러나, 본 발명의 실시 예에서는 프레임(10)이 트러스 구조로 이루어지는 것에 반드시 한정되지 않고, 대안으로서 스틸재의 C형 블록으로 이루어질 수도 있다.

도면에서는 프레임(10)의 일측 자유 단부가 상측에 위치하고, 다른 일측 자유 단부가 하측에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 이러한 자유 단부의 위치는 로봇(11)의 거동에 따른 프레임(10)의 위치 변경으로 다양하게 변경 가능하다.

상기 펀치유닛(30)은 접합 대상물을 접합하기 위한 리벳(R)이 공급되는 부위로, 소정의 가압력을 발생시키며 그 가압력을 리벳(R)에 인가하기 위한 것이다.

상기 펀치유닛(30)은 프레임(10)의 일측 자유 단부(도면을 기준할 때 상측 자유 단부)에 장착되는 바, 펀치 하우징과, 그 펀치 하우징에 설치되며 펀치 실린더에 의해 상하 방향으로 왕복 이동되는 리셉터클을 포함하고 있다.

여기서, 상기 리셉터클은 펀치 실린더에 의해 하강하며 엔빌유닛(50)에 지지된 접합 대상물을 클램핑하고, 리벳(R)을 안내하며 정위치시키는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 리셉터클의 내측에는 펀치 실린더에 의해 작동하며 리벳(R)을 타격하고 그 리벳(R)을 접합 대상물에 압입시키기 위한 펀치기구가 설치된다.

이러한 펀치유닛(30)은 당 업계에 널리 알려진 SPR(Self Piercing Riveting) 시스템에 채용되고 있는 공지 기술의 펀치 어셈블리로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 엔빌유닛(50)은 리벳(R)과 접합 대상물에 작용하는 펀치유닛(30)의 가압력을 지지하기 위한 것이다.

즉, 상기 엔빌유닛(50)은 도면을 기준으로 펀치유닛(30)의 하측에서 접합 대상물을 지지함과 아울러 리벳(R)에 작용하는 펀치유닛(30)의 가압력을 지지하며, 그 가압력에 의해 접합 대상물의 상판을 관통하여 하판으로 압입되는 리벳(R)의 단부를 소성 변형시키기 위한 것이다.

상기 엔빌유닛(50)은 프레임(10)의 일측 자유 단부와 마주하는 다른 일측 자유 단부(도면을 기준할 때 하측 자유 단부)에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)에서 리벳 공급장치(70)는 에어의 압력으로서 리벳(R)을 펀치유닛(30)의 리셉터클 측으로 공급하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치를 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 공급장치(70)는 펀치유닛(30)의 리셉터클로 공급되는 리벳(R)의 공급 시간을 단축할 수 있고, 리벳(R)의 공급 중단을 최소화할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 공급장치(70)는 기본적으로 메인 리벳 피딩부(80)와 서브 리벳 피딩부(90)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서 메인 리벳 피딩부(80)는 종래 기술에서와 같은 리벳 피더기로서 구비되며, 다수 개의 리벳들(R)을 정렬하고, 그 리벳(R)을 에어의 압력으로 뒤에서 더욱 설명될 서브 리벳 피딩부(90)로 공급하기 위한 것이다. 상기 메인 리벳 피딩부(80)는 로봇(11)에 근접하며 작업장의 바닥에 설치된다.

이러한 메인 리벳 피딩부(80)는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 리벳 피더기인 셀프 피어싱 리벳 공급장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 서브 리벳 피딩부(90)는 메인 리벳 피딩부(80)로부터 하나씩 공급되는 리벳들(R)을 일시적으로 저장하고 그 리벳을 펀치유닛(30)의 리셉터클로 하나씩 공급하기 위한 중간 피딩 버퍼 수단으로 구비된다.

상기 서브 리벳 피딩부(90)는 펀치유닛(30)의 리셉터클과 연결되게 설치되며, 피딩 호스(81)를 통해 메인 리벳 피딩부(80)와 연결된다.

즉, 상기 서브 리벳 피딩부(90)는 메인 리벳 피딩부(80)로부터 피딩 호스(81)를 통해 공급된 리벳들(R)을 일시적으로 저장하고 그 리벳(R)을 펀치유닛(30)의 리셉터클로 공급한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 일부 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 저면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치에 적용되는 서브 리벳 피딩부를 도시한 저면도이다.

도 2 및 도 3과 함께 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 서브 리벳 피딩부(90)는 피딩 튜브(91)와 개폐유닛(92)을 포함한다.

상기 피딩 튜브(91)는 펀치유닛(30)의 리셉터클과 연결되게 설치되며, 메인 리벳 피딩부(80)로부터 공급된 리벳들(R)을 일렬로 정렬하기 위한 리벳 레이스(93)를 형성하고 있다.

그리고, 상기 개폐유닛(92)은 피딩 튜브(91)에 설치되며, 그 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 선택적으로 개폐하는 기능을 하게 된다.

본 발명의 실시 예에서 상기 서브 리벳 피딩부(90)는 개폐유닛(92)을 통해 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 개방하며, 그 리벳 레이스(93)에 일렬로 정렬된 리벳(R)을 메인 리벳 피딩부(80)로부터 공급된 리벳(R)에 의해 펀치유닛(30)의 리셉터클로 하나씩 공급할 할 수 있다.

상기 서브 리벳 피딩부(90)의 구성을 더욱 구체적으로 설명하면, 상기 피딩 튜브(91)는 상단에서 하단 측으로 리벳 레이스(93)를 형성하고 있는 튜브 몸체(94)와, 그 튜브 몸체(94)에 결합되며 리벳 레이스(93)를 커버링 하는 튜브 커버(95)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 튜브 몸체(94)는 상단에서 하단으로 연장되며 하단부 측이 라운드되게 절곡된 형태로 이루어진다. 그리고 상기 튜브 몸체(94)의 리벳 레이스(93)는 리벳(R)의 섕크부를 지지하며 하측 방향으로 안내하는 홈 형태로 이루어지고, 그 홈의 개구 가장자리에서 리벳(R)의 헤드부(H)를 지지한다.

이 경우, 상기 튜브 몸체(94)는 펀치유닛(30)의 리셉터클과 연결되게 설치되는 바, 라운드 형태를 지닌 하단부가 펀치유닛(30)의 리셉터클과 연결된다. 즉, 상기 리벳 레이스(93)의 하단이 펀치유닛(30)의 리셉터클과 연결된다. 그리고 상기 리벳 레이스(93)의 하단에 대응하는 상단은 위에서 언급한 바 있는 피딩 호스(81)를 통해 메인 리벳 피딩부(80)와 연결된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 개폐유닛(92)은 피딩 튜브(91)의 상단부 측에 구성되며, 그 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 차단하거나 개방하기 위한 것이다.

이러한 개폐유닛(92)은 튜브 몸체(94)의 상단부에 설치되는 장착 브라켓(96)과, 장착 브라켓(96)의 하면에 이동 가능하게 설치되며 튜브 몸체(94)의 리벳 레이스(93)를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록(97)과, 개폐 블록(97)을 전후진 이동시키기 위한 작동 실린더(98)을 포함하고 있다.

상기 장착 브라켓(96)은 개폐 블록(97)과 작동 실린더(98)를 장착하기 위한 것으로, 피딩 호스(81)와 리벳 레이스(93)의 상단을 연결하며 튜브 몸체(94)의 상단부에 고정되게 설치된다. 즉, 상기 장착 브라켓(96)에는 피딩 호스(81)와 리벳 레이스(93)의 상단을 연결하는 연결홀(96a)가 형성되어 있다.

상기 개폐 블록(97)은 튜브 몸체(94)의 리벳 레이스(93) 상에서 리벳(R)의 헤드부(H)를 규제하는 것으로, 튜브 몸체(94)의 상단부 측을 둘러싸며 장착 브라켓(96)의 하면에 좌우 방향(도면을 기준으로 함)으로 왕복 이동 가능하게 설치된다.

여기서, 상기 개폐 블록(97)은 튜브 몸체(94)의 상단부 측을 둘러싸며 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 장착 브라켓(96)의 하면에 구비된 가이드 레일(도면에 도시되지 않음)에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

상기한 개폐 블록(97)은 양측 단부 사이에 리벳 레이스(93)의 개구 폭에 상응하는 간격을 두고 사각 틀 형태로 이루어지는 바, 그 개폐 블록(97)의 일측 단부 및 다른 일측 단부는 튜브 몸체(94)의 상단부에 슬라이딩 가능하게 결합될 수 있다.

그리고, 상기 작동 실린더(98)는 유압 또는 공압에 의해 작동하며 개폐 블록(97)을 좌우 방향으로 전후진 이동시키기 위한 것으로, 개폐 블록(97)에 대응하여 장착 브라켓(96)의 하면에 고정되게 설치되며, 연결 블록(99a)을 통해 개폐 블록(97)과 연결되게 설치된다. 즉, 상기 작동 실린더(98)의 작동 로드(99b)는 연결 블록(99a)과 연결될 수 있다.

따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)에 의하면, 펀치유닛(30)에 의한 접합 대상물의 리벳팅 작업 시, 본 발명의 실시 예에서는 도 6의 (b) 및 도 7에서와 같이 개폐유닛(92)의 작동 실린더(98)를 통해 개폐 블록(97)을 후진 이동시킨다(도 5의 (b) 참조).

그러면, 상기 개폐 블록(97)은 일측 방향으로 이동하며 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 차단한다. 즉, 상기 개폐 블록(97)의 양측 단부는 튜브 몸체(94)의 상단부 측에서 슬라이딩하고 일측 단부가 리벳 레이스(93)의 홈 개구를 가로지르며 리벳(R)의 헤드부(H)를 규제한다.

이에 상기 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)에 일렬로 정렬된 리벳(R)은 펀치유닛(30)의 리셉터클로 공급되지 않고, 그 리벳 레이스(93)에서 대기중인 상태를 유지한다.

한편, 펀치유닛(30)에 의한 접합 대상물의 리벳팅 작업 완료 시, 본 발명의 실시 예에서는 도 6의 (a) 및 도 8에서와 같이 개폐유닛(92)의 작동 실린더(98)를 통해 개폐 블록(97)을 전진 이동시킨다(도 5의 (a) 참조).

그러면, 상기 개폐 블록(97)은 다른 일측 방향으로 이동하며 이의 양측 단부 사이의 간격을 통해 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 개방한다. 즉, 상기 개폐 블록(97)의 양측 단부는 튜브 몸체(94)의 상단부 측에서 슬라이딩하며 상기한 간격과 리벳 레이스(93)의 홈 개구를 일치시킨다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 메인 리벳 피딩부(80)를 통해 리벳(R)을 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)로 공급하는데, 메인 리벳 피딩부(80)는 에어의 압력으로서 리벳(R)을 피딩 호스(81)를 통해 리벳 레이스(93)의 상단으로 인입시킨다.

이에, 본 발명의 실시 예에서는 개폐 블록(97)을 통해 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)를 개방한 상태에서 메인 리벳 피딩부(80)로부터 리벳(R)을 공급받게 됨으로 피딩 튜브(91)의 리벳 레이스(93)에 일렬로 정렬된 리벳(R)을 펀치유닛(30)의 리셉터클로 하나씩 공급할 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 셀프 피어싱 리벳 시스템(100)에 의하면, 상술한 바와 같은 일련의 과정을 반복하며 메인 리벳 피딩부(80)로부터 슈팅되는 리벳(R)을 서브 리벳 피딩부(90)를 통해 펀치유닛(30)의 리셉터클로 연속 공급할 수 있다.

이에 본 발명의 실시 예에서는 메인 리벳 피딩부(80)로부터 공급된 리벳(R)을 서브 리벳 피딩부(90)에서 일시적으로 저장하며 그 리벳(R)을 펀치유닛(30)의 리셉터클로 하나씩 공급할 수 있으므로, 메인 리벳 피딩부(80)로부터 펀치유닛(30)의 리셉터클로 공급되는 리벳(R)의 공급 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 서브 리벳 피딩부(90)를 구비함에 따라 종래 기술에서와 같이 리벳(R)이 피딩 호스에 걸려 리벳 공급이 중단되는 등의 장비 고장 및 오작동 발생을 방지할 수 있고, 리벳의 공급 중단 없이 연속적인 리벳 공급 및 리벳팅 작업이 가능해진다.

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 메인 리벳 피딩부(80)로부터 펀치유닛(30)의 리셉터클로 공급되는 리벳(R)의 공급 시간을 단축시킬 수 있고, 리벳의 공급 중단 없이 연속적인 리벳 공급 및 리벳팅 작업이 가능하므로, 리벳팅 가공물의 생산성 및 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10... 프레임 11... 로봇
30... 펀치유닛 50... 엔빌유닛
70... 리벳 공급장치 80... 메인 리벳 피딩부
81... 피딩 호스 90... 서브 리벳 피딩부
91... 피딩 튜브 92... 개폐유닛
93... 리벳 레이스 94... 튜브 몸체
95... 튜브 커버 96... 장착 브라켓
97... 개폐 블록 98... 작동 실린더
99a... 연결 블록 99b... 작동 로드
R... 리벳 H... 헤드부

Claims (15)

1. 로봇의 아암 선단에 장착되는 프레임, 상기 프레임의 상측에 설치되는 펀치유닛, 상기 프레임의 하측에 설치되는 엔빌유닛 그리고 상기 펀치유닛으로 리벳을 공급하기 위한 리벳 공급장치를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템에 있어서,
   상기 리벳 공급장치는:
   작업장의 바닥에 설치되며 에어의 압력으로서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 메인 리벳 피딩부와,
   상기 펀치유닛과 연결되게 설치되고, 피딩 호스를 통해 상기 메인 리벳 피딩부와 연결되며 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 저장하고 그 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하는 서브 리벳 피딩부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 서브 리벳 피딩부는,
   상기 펀치유닛과 연결되게 설치되며, 상기 리벳들을 일렬로 정렬하는 리벳 레이스를 지닌 피딩 튜브와,
   상기 피딩 튜브에 설치되며, 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐유닛
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 서브 리벳 피딩부는,
   상기 개폐유닛을 통해 상기 리벳 레이스를 개방하며, 상기 피딩 튜브의 리벳 레이스에 정렬된 리벳을 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳에 의해 상기 펀치유닛으로 공급하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 개폐유닛은,
   상기 펀치유닛에 의한 리벳팅 작업 시, 상기 리벳 레이스를 차단하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 개폐유닛은,
   상기 펀치유닛에 의한 리벳팅 작업 완료 시, 상기 리벳 레이스를 개방하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 피딩 튜브는,
   상기 리벳 레이스를 형성하고 있는 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체에 결합되며 상기 리벳 레이스를 커버링 하는 튜브 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
7. 제2 항에 있어서,
   상기 개폐유닛은,
   상기 피딩 튜브의 상단부에 설치되는 장착 브라켓과,
   상기 장착 브라켓의 하면에 이동 가능하게 설치되고, 상기 피딩 튜브를 둘러싸며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록과,
   상기 개폐 블록을 이동시키기 위해 상기 장착 브라켓의 하면에 고정되게 설치되며, 상기 개폐 블록과 연결되는 작동 실린더
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 개폐 블록은,
   상기 리벳 레이스 상에서 상기 리벳의 헤드부를 규제하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 개폐 블록은,
   양측 단부 사이에 상기 리벳 레이스의 폭에 상응하는 간격을 두고 사각 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 개폐 블록의 일측 단부 및 다른 일측 단부는 상기 피딩 튜브의 상단부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템.
11. 로봇의 아암 선단에 장착되는 프레임, 상기 프레임의 상측에 설치되는 펀치유닛 및 상기 프레임의 하측에 설치되는 엔빌유닛을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 시스템에서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 리벳 공급장치로서,
    작업장의 바닥에 설치되며 에어의 압력으로서 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하기 위한 메인 리벳 피딩부; 및
    상기 펀치유닛과 연결되게 설치되고, 피딩 호스를 통해 상기 메인 리벳 피딩부와 연결되며 상기 메인 리벳 피딩부로부터 공급된 리벳을 저장하고 그 리벳을 상기 펀치유닛으로 공급하는 서브 리벳 피딩부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 서브 리벳 피딩부는,
    상기 펀치유닛과 연결되게 설치되며, 상기 리벳들을 일렬로 정렬하는 리벳 레이스를 지닌 피딩 튜브와,
    상기 피딩 튜브에 설치되며, 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 피딩 튜브는,
    상기 리벳 레이스를 형성하고 있는 튜브 몸체와, 상기 튜브 몸체에 결합되며 상기 리벳 레이스를 커버링 하는 튜브 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치.
14. 제12 항에 있어서,
    상기 개폐유닛은,
    상기 피딩 튜브의 상단부에 설치되는 장착 브라켓과,
    상기 장착 브라켓의 하면에 이동 가능하게 설치되고, 상기 피딩 튜브를 둘러싸며 상기 리벳 레이스를 선택적으로 개폐하는 개폐 블록과,
    상기 개폐 블록을 이동시키기 위해 상기 장착 브라켓의 하면에 고정되게 설치되며, 상기 개폐 블록과 연결되는 작동 실린더
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 개폐 블록은 양측 단부 사이에 상기 리벳 레이스의 폭에 상응하는 간격을 두고 사각 형태로 이루어지며, 상기 리벳 레이스 상에서 상기 리벳의 헤드부를 규제하고,
    상기 개폐 블록의 일측 단부 및 다른 일측 단부는 상기 피딩 튜브의 상단부에 슬라이딩 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 리벳 시스템용 리벳 공급장치.

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