KR20160033880A - 리벳 모듈 및 이를 이용한 접합 구조체 - Google Patents

Abstract

리벳 모듈이 개시된다. 개시된 리벳 모듈은 적어도 두 매 이상의 모재들을 고상 접합하기 위한 것으로서, ⅰ)왕복 이동 및 회전 가능한 접합 툴에 마운팅 되는 섕크부와, ⅱ)섕크부와 일체로 연결되고, 접합 툴에 의해 모재들을 가압하며 그 접합 툴에 의해 회전하면서 모재들을 천공하는 모재 마찰부와, ⅲ)섕크부에 고정되게 끼워지며 모재 마찰부를 지지하고, 외주면에 나사산이 형성되어 그 나사산을 통해 모재들에 체결되는 모재 체결부를 포함할 수 있다.

Description

리벳 모듈, 이를 이용한 접합 구조체 및 접합 방법 {RIVET MODULE, JOINT STRUCTURE AND JOINT METHOD USING THE SAME}

본 발명의 실시 예는 체결 요소에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 매 이상의 모재를 기계적인 접합 방식으로 접합하기 위한 리벳 모듈, 이를 이용한 접합 구조체 및 그 접합 방법에 관한 것이다.

일반적으로 복수 개의 모재, 예를 들면 금속 또는 비금속 소재의 판재, 시트류, 및 불특정 형상물을 접합하여 각종 구조체를 형성하는 방식으로는 볼트와 너트, 리벳 등과 같은 체결 요소를 이용하여 서로 겹쳐진 모재들을 기계적으로 접합하는 방식을 사용하고 있다.

이 중에서 리벳을 이용한 기계적인 접합 방식은 접합하고자 하는 모재들에 드릴링 작업을 통해 구멍을 형성시키고, 그 구멍에 리벳을 끼워 넣은 상태에서 리벳을 소성 변형시키며 모재들을 체결할 수 있다.

그러나, 이와 같은 리벳을 이용한 접합 방식은 모재에 구멍을 천공해야 하는 공정이 추가되기 때문에, 그 공정 추가로 인해 생산성 및 작업성이 저하될 수 있다.

이를 개선하기 위해 최근에는 당 업계에서 FDS(Flow Drill Screw) 라고 하는 체결 요소를 통해 간단한 방법으로 복수 개의 모재를 접합하고 있다. 이러한 체결 요소는 마찰 교반 방식의 리벳이라고도 한다.

일 예로서 FDS 리벳 방식의 체결 요소는 가압/회전장치에 장착되는 헤드부와, 헤드부에 일체로 형성되며 외주면에 나사산이 형성되어 있는 나사부와, 나사부에 일체로 연결되며 모재를 천공하는 천공부를 구비한다.

따라서 상기한 체결 요소를 이용한 접합 방식은 가압/회전장치에 헤드부를 장착하고, 천공부를 서로 겹쳐진 모재들 상에 접촉시킨 상태에서, 가압/회전장치를 통해 헤드부를 가압하며 회전시키게 되면, 천공부의 마찰에 의해 모재들에 홀을 형성하며 나사부를 통해 모재들을 스크류 체결함으로써 그 모재들을 일체로 접합할 수 있다.

그런데, 이와 같은 체결 요소를 통해 모재들을 접합한 접합 구조물은 나사부와 천공부가 모재들의 외측으로 길게 튀어나와 접합 제품의 외관 품질이 떨어질 수 있고, 단순히 나사부를 통해 모재들을 고상 접합하게 되므로 모재들의 접합 강도가 저하될 수 있다.

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

본 발명의 실시 예들은 모재들을 천공하며 스크류 체결하는 방식과, 블라인드 리벳 방식을 융합하여 모재들의 접합 강도를 증대시킬 수 있고, 접합 제품의 외관 품질을 향상시킬 수 있도록 한 리벳 모듈, 이를 이용한 접합 구조체 및 그 접합 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈은, 적어도 두 매 이상의 모재들을 고상 접합하기 위한 것으로서, ⅰ)왕복 이동 및 회전 가능한 접합 툴에 마운팅 되는 섕크부와, ⅱ)상기 섕크부와 일체로 연결되고, 상기 접합 툴에 의해 상기 모재들을 가압하며 그 접합 툴에 의해 회전하면서 상기 모재들을 천공하는 모재 마찰부와, ⅲ)상기 섕크부에 고정되게 끼워지며 상기 모재 마찰부를 지지하고, 외주면에 나사산이 형성되어 그 나사산을 통해 상기 모재들에 체결되는 모재 체결부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 섕크부는 상기 모재 마찰부로부터 파단 가능하게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 섕크부는 비원형(non-circular)의 단면을 지니며, 상기 모재 체결부와 암수 식으로 결합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 섕크부는 다각 형상의 단면에서 모서리 부분이 라운드 형태로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 섕크부와 연결되는 부분이 그 섕크부의 단면적 보다 더 큰 단면적을 지니며 상기 섕크부와 일체로 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 섕크부와 연결되는 부분에서 끝 부분으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지면서 작아지고 그 끝 부분이 뾰족한 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 체결부는 상기 섕크부 및 모재 마찰부가 끼워지는 중공을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 중공은 상기 섕크부의 단면에 대응하는 형상의 제1 부분과, 상기 제1 부분에 연결되며 상기 모재 마찰부의 단면 직경이 점차 커지는 부위에 대응하는 형상의 제2 부분으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 섕크부는 상기 모재 체결부의 제2 부분을 통해 제1 부분에 끼워질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 제2 부분에 끼워질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 체결부는 상기 접합 툴을 지지하는 플랜지 형태의 헤드를 일측 단부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 체결부는 상기 모재들을 뚫고 들어가는 천공 가이드를 상기 제2 부분에 대응하는 다른 일측 단부에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 천공 가이드는 단면 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 체결부는 상기 헤드와 천공 가이드 사이의 외주면에 상기 나사산을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 접합 툴에 의해 상기 섕크부가 당겨지며 상기 제1 부분으로 진입 가능하게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈에 있어서, 상기 모재 체결부는 상기 모재 마찰부에 의해 소성 변형되며, 그 단면이 외측으로 확장 가능하게 구비될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체는, 상술한 바와 같은 섕크부, 모재 마찰부 및 모재 체결부를 지니며 적어도 두 매 이상의 모재들을 고상 접합하는 것으로서, 중공을 가진 상기 모재 체결부가 상기 모재들을 관통한 상태로 외주면에 구비된 나사산에 의해 상기 모재들과 스크류 체결되고, 상기 모재 마찰부가 상기 모재 체결부의 중공 내부에 배치되며, 상기 모재 체결부의 단면이 상기 모재 마찰부에 의해 소성 변형되어 중공 외측으로 확장된 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체에 있어서, 상기 모재 체결부는 일측 단부에 형성되며 상기 모재들의 한 쪽 면을 지지하는 플랜지 형태의 헤드와, 다른 일측 단부에 형성되며 상기 모재들을 관통하여 다른 한 쪽 면으로 돌출된 천공 가이드를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 모재 체결부의 헤드 측에서 천공 가이드 측으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지면서 작아지고 그 끝 부분이 뾰족한 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체에 있어서, 상기 모재 마찰부는 상기 모재 체결부의 중공을 통해 상기 헤드 측으로 노출되며, 그 노출된 부위에 상기 섕크부의 파단 자국이 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 방법은, 상술한 바와 같은 섕크부, 모재 마찰부 및 모재 체결부를 포함하는 리벳 모듈을 제공하고, 상기 섕크부를 접합 툴에 고정되게 장착하며, 서로 겹쳐진 두 매 이상의 모재들로 상기 리벳 모듈을 이동시키고, 상기 접합 툴을 통해 상기 모재 체결부를 지지한 상태로 상기 리벳 모듈을 가압 및 회전시키며 상기 모재 마찰부에 의해 상기 모재들을 천공하고, 상기 모재 마찰부에 의해 천공된 구멍을 통하여 상기 모재 체결부를 상기 모재들에 스크류 체결하며, 상기 접합 툴을 통해 상기 섕크부를 잡아 당겨 상기 모재 마찰부를 상기 모재 체결부의 내측으로 진입시키며, 상기 모재 마찰부에 의해 상기 모재 체결부의 단면을 외측으로 확장시키고, 상기 모재 마찰부로부터 상기 섕크부를 파단할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 방법은, 상기 모재 마찰부의 마찰에 의해 상기 모재들을 천공하고, 상기 모재 체결부를 상기 모재들에 스크류 체결하며, 블라인드 리벳 방식으로 상기 모재 체결부의 단면을 확장할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 방법은, 상기 접합 툴을 통해 상기 리벳을 가압 및 회전시키며, 상기 모재 체결부를 상기 구멍으로 삽입할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈을 이용한 접합 방법은, 상기 모재 체결부의 외주면에 구비된 나사산을 통해 그 모재 체결부와 상기 모재들을 스크류 체결할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 모재 마찰부의 마찰에 의해 모재들을 천공하고, 모재 체결부를 모재들에 스크류 체결하며, 블라인드 리벳 방식으로 모재 마찰부에 의해 모재 체결부의 단면을 확장시킴으로써 두 매 이상의 모재들을 일체로 접합할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 모재들을 마찰에 의해 천공하며 스크류 체결하는 방식과, 모재들의 체결 요소를 소성 변형시키는 블라인드 리벳 방식으로 두 매 이상의 모재들을 접합할 수 있으므로, 모재들의 접합 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 모재 체결부의 천공 가이드 만이 모재들을 관통하여 모재들의 최 하부면으로 돌출되므로, 나사부와 천공부가 모재들의 외측으로 길게 튀어나오게 되는 종래 기술과 달리 접합 제품의 외관 품질을 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 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 도시한 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 도시한 결합 단면 구성도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 방법을 나타내 보인 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체를 도시한 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 "...부", ""...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 도시한 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 결합 사시도이고, 도 3은 도 2의 단면 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈(100)은 서로 겹쳐진 두 매 이상의 모재들(1: 이하 도 4 참조) 예를 들면, 차체용 패널들을 일체로 접합하는 차체 조립 공정에 적용될 수 있다.

그러나, 상기 모재들(1)은 차체용 패널을 포함하는 것에 반드시 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물을 포함할 수도 있다.

더 나아가, 본 발명의 보호범위가 차체를 조립하기 위한 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 소정의 부품들을 조립하여 이루어지는 다양한 종류 및 용도의 구조물이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

여기서, 상기 모재들(1)은 알루미늄 시트, 스틸 강판(고장력 강판 포함) 등의 금속 시트재를 포함할 수 있고, 복합소재, 플라스틱, 고무 등과 같은 비금속 재질을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 모재들(1)은 서로 동일한 동종 재질의 판재를 포함할 수 있으며, 서로 다른 이종 재질의 판재를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈(100)은 서로 겹쳐진 두 매 이상의 모재들(1)을 마찰 교반 및 소성 변형 등의 기계적인 접합 방식으로 고상 접합하기 위한 것이다.

이하에서는 상기 리벳 모듈(100)을 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 상하 방향을 기준으로 상측을 향하는 부분을 상단부 및 상부로 정의하고, 하측을 향하는 부분을 하단부 및 하부로 정의하기로 한다.

상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 리벳 모듈(100)의 기준 위치 및 모재들(1)의 접합 방향 등에 따라서 그 방향이 달라질 수 있으므로, 상기한 기준 방향이 본 실시 예의 기준 방향으로 반드시 한정되는 것은 아니다.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 리벳 모듈(100)를 이용하여 모재들(1)을 기계적인 접합 방식으로 고상 접합하기 위한 접합 툴(200: 이하 도 4 참조)을 포함하고 있다.

상기 접합 툴(200)은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈(100)을 규제할 수 있고, 그 리벳 모듈(100)을 상하 방향으로 이동시킴과 아울러 회전시킬 수 있다.

이하에서 설명될 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈(100)은 모재들(1)을 마찰에 의해 천공하며 스크류 체결하는 방식과, 모재들(1)의 체결 요소를 소성 변형시키는 블라인드 리벳 방식을 융합하여 모재들(1)의 접합 강도를 증대시킬 수 있고, 접합 제품의 외관 품질을 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈(100)은 기본적으로, 섕크부(10), 모재 마찰부(30) 및 모재 체결부(50)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 섕크부(10)는 일정 길이를 지닌 로드로서 위에서 언급한 바 있는 접합 툴(200)에 고정되게 장착된다.

상기한 섕크부(10)는 비원형(non-circular)의 단면을 지니며 뒤에서 더욱 설명될 모재 체결부(50)와 암수 식으로 결합될 수 있다. 예를 들면, 상기 섕크부(10)는 다각 형상(예를 들어 사각 형상)의 단면을 지니며 모서리 부분이 라운드 형태로 이루어질 수 있다.

이와 같이 상기 섕크부(10)의 단면을 비원형인 다각 형상으로 구성하는 이유는 뒤에서 더욱 설명될 모재 체결부(50)를 섕크부(10)에 고정시키기 위함이며, 접합 툴(200)에 의해 섕크부(10)를 모재 체결부(50)와 함께 회전시키기 위함이다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 모재 마찰부(30)는 접합 툴(200)로부터 섕크부(10)를 통해 인가되는 가압력 및 회전력으로서 모재들(1)을 마찰에 의해 천공하기 위한 것이다. 즉, 상기 모재 마찰부(30)는 접합 툴(200)에 의해 모재들(1)을 가압하며 그 접합 툴(200)에 의해 회전하면서 모재들(1)을 천공할 수 있다.

상기 모재 마찰부(30)는 도면을 기준할 때 섕크부(10)의 하단부와 일체로 연결된다. 상기 모재 마찰부(30)는 섕크부(10)의 하단부와 연결되는 부분이 그 섕크부(10)의 단면적 보다 더 큰 단면적을 지니며 섕크부(10)와 일체로 연결될 수 있다.

예를 들면, 상기 모재 마찰부(30)는 섕크부(10)와 연결되는 부분(도면을 기준할 때 상단)에서 끝 부분(도면을 기준할 때 하단)으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지다가 작아지며 그 끝 부분에서 뾰족하게 되는 형상으로 이루어질 수 있다.

즉, 상기 모재 마찰부(30)는 총알의 형태로서 섕크부(10)와 연결되는 부분과, 뾰족한 형상의 끝 부분 사이에 불룩한 외면을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 모재 마찰부(30)는 섕크부(10)의 하단부와 연결되는 부분이 그 섕크부(10)의 단면적 보다 더 큰 단면적을 지니고 있기 때문에, 그 섕크부(10)는 외력에 의해 모재 마찰부(30)로부터 파단 가능하게 구비될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 모재 체결부(50)는 모재 마찰부(30)에 의해 천공된 모재들(1)의 구멍을 통하여 그 모재들(1)을 실질적으로 접합하기 위한 것이다.

상기 모재 체결부(50)는 섕크부(10)에 고정되게 끼워지며, 모재 마찰부(30)에 지지되고, 모재들(1)의 구멍을 통하여 그 모재들(1)에 스크류 체결될 수 있는 구조로 이루어진다.

구체적으로, 상기 모재 체결부(50)는 섕크부(10)와 모재 마찰부(30)의 일부가 끼워지는 중공(51)을 형성하고 있다. 상기 모재 체결부(50)의 외주 면에는 모재들(1)의 구멍을 통하여 그 모재들(1)에 스크류 체결되는 나사산(53)이 형성되어 있다.

그리고 상기 모재 체결부(50)의 일측 단부(도면을 기준할 때 상단부)에는 접합 툴(200) 및 모재들(1)의 최 상부면을 지지하는 플랜지 형태의 헤드(55)를 형성하고 있다.

여기서, 상기 모재 체결부(50)의 중공(51)은 섕크부(10)의 단면에 대응하는 형상의 제1 부분(52a)과, 제1 부분(52a)에 연결되며 모재 마찰부(30)의 단면 직경이 점차 커지는 부위에 대응하는 형상의 제2 부분(52b)으로 이루어진다.

이 경우, 상기 제1 부분(52a)은 제2 부분(52b)을 통해 섕크부(10)가 끼워지는 부분이며, 제2 부분(52b)은 모재 마찰부(30)의 일 부분(단면 직경이 점차 커지는 부위)이 끼워지는 부분이다.

즉, 상기 섕크부(10)는 모재 체결부(50)의 하측에서 제2 부분(52b)을 통해 제1 부분(52a)으로 끼워지며, 상기 모재 마찰부(30)의 일 부분은 제2 부분(52b)에 끼워질 수 있다.

한편, 상기 모재 체결부(50)의 다른 일측 단부(도면을 기준할 때 하단부)에는 모재 마찰부(30)에 의해 모재들(1)에 형성된 천공 구멍을 통하여 그 모재들(1)을 뚫고 들어가는 천공 가이드(57)가 형성되어 있다.

이러한 천공 가이드(57)는 제2 부분(52b)에 대응하여 상측에서 하측으로 갈수록 단면 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상으로 이루어질 수 있다.

상기와 같이 모재 체결부(50)에 천공 가이드(57)를 형성하는 이유는 모재 체결부(50)가 모재들(1)의 천공 구멍을 통하여 용이하게 뚫고 들어갈 수 있게 하기 위함이다.

이 경우, 이미 언급한 바 있는 나사산(53)은 모재 체결부(50)의 외주면에서 헤드(55)와 천공 가이드(57) 사이에 형성될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시 예에서 상기 모재 마찰부(30)는 접합 툴(200)에 의해 상측 방향으로 당겨지며 모재 체결부(50)의 제2 부분(52b)에서 제1 부분(52a)으로 진입될 수 있다.

이에 따라 상기 모재 체결부(50)는 제1 부분(52a)에 끼워진 섕크부(10)의 단면적이 모재 마찰부(30)의 단면적 보다 작기 때문에, 그 모재 마찰부(30)에 의해 소성 변형되며 중공(51)의 외측으로 확장될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈(100)을 이용한 소재 접합 방법을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 방법을 나타내 보인 도면이다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 위에서 언급한 바 있는 접합 툴(200)을 이용하여 리벳 모듈(100)에 의해 모재들(1)을 천공하며 스크류 체결하는 방식과, 모재들(1)의 체결 요소를 소성 변형시키는 블라인드 리벳 방식으로 모재들(1)을 접합할 수 있다.

상기 접합 툴(200)은 리벳 모듈(100)의 섕크부(10)를 규제(클램핑)하는 마운트부(101)와, 그 마운트부(101)를 상하 방향으로 왕복 이동시키며 회전시킬 수 있는 구동부(103)를 포함한다.

이와 같은 접합 툴(200)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 마찰 교반 시스템의 구성으로 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

상기한 접합 툴(200)을 이용하여 모재들(1)을 접합하는 예를 설명하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 도 4에서와 같이 리벳 모듈(100)의 섕크부(10)를 접합 툴(200)의 마운트부(101)에 장착한다.

여기서, 상기 섕크부(10)에는 모재 체결부(50)가 고정되게 끼워지며 모재 마찰부(30)에 지지되고, 그 모재 체결부(50)의 헤드(55)는 마운트부(101)에 지지된 상태에 있다.

즉, 상기 섕크부(10)는 모재 체결부(50)의 하측에서 그 모재 체결부(50)의 제2 부분(52b)을 통해 제1 부분(52a)으로 끼워지며, 모재 마찰부(30)의 일 부분이 제2 부분(52b)에 끼워진 상태에 있다.

이러한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 5에서와 같이 접합 툴(200)의 구동부(103)를 통해 리벳 모듈(100)을 서로 겹쳐진 두매 이상의 모재들(1)로 이동시키고, 리벳 모듈(100)의 모재 마찰부(30)로 모재들(1)을 가압하며, 접합 툴(200)의 구동부(103)를 통해 리벳 모듈(100)을 회전시킨다.

그러면, 상기 모재 마찰부(30)는 접합 툴(200)의 구동부(103)로부터 섕크부(10)를 통해 인가되는 가압력 및 회전력으로서 모재들(1)을 마찰에 의해 천공하게 된다.

상기와 같이 모재 마찰부(30)를 통해 모재들(1)을 천공한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 계속하여 리벳 모듈(100)을 가압하며 회전시킨다.

여기서, 상기 리벳 모듈(100)의 모재 체결부(50)는접합 툴(200)의 구동부(103)로부터 섕크부(10)를 통해 가압력 및 회전력을 인가받아 그 섕크부(10)와 함께 회전하며 모재들(1)을 가압하는 상태에 있다.

이에 따라, 상기 모재 체결부(50)의 천공 가이드(57)는 모재 마찰부(30)에 의해 천공된 모재들(1)의 구멍을 통하여 그 모재들(1)을 뚫고 들어가며 모재들(1)의 최 하부면으로 돌출된다.

그리고, 상기 모재 체결부(50)는 이의 외주면에 구비된 나사산(53)에 의해 모재들(1)과 스크류 체결되며, 모재 체결부(50)의 헤드(55)는 모재들(1)의 최 상부면을 지지하게 된다.

상기한 바와 같이 모재 체결부(50)를 통해 모재들(1)을 가 체결한 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 도 6에서와 같이 접합 툴(200)의 구동부(103)를 통해 섕크부(10)를 잡아당긴다.

그러면, 상기 섕크부(10)는 모재 체결부(50)의 제1 부분(52a)으로부터 인출되고, 상기 모재 마찰부(30)는 모재 체결부(50)의 제2 부분(52b)에서 제1 부분(52a)을 소성 변형시키며 그 제1 부분(52a)으로 진입하게 된다.

이에 따라, 상기 모재 체결부(50)는 제1 부분(52a)에 끼워진 섕크부(10)의 단면적이 모재 마찰부(30)의 단면적 보다 작기 때문에, 이의 단면이 모재 마찰부(30)에 의해 중공(51)의 외측으로 확장된다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 모재 마찰부(30)를 통해 모재 체결부(50)의 단면을 중공(51) 외측으로 확장시킴에 따라, 그 모재 체결부(50)의 확장 단면에 의해 모재들(1)의 접합 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

이 후, 본 발명의 실시 예에서는 접합 툴(200)의 마운트부(101)를 섕크부(10)로부터 분리하고, 도 7에서와 같이 모재 체결부(50)의 제1 부분(52a)으로부터 인출된 상기 섕크부(10)를 소정의 타격 기구로서 타격하여 그 섕크부(10)를 모재 마찰부(30)로부터 파단한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기한 바와 같은 일련의 과정을 거치며 리벳 모듈(100)을 통해 모재들(1)을 일체로 접합한 접합 구조체(300)의 조립이 완료된다(도 8 참조).

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳 모듈(100)을 이용한 접합 구조체(300)는 기본적으로, 중공(51)을 지닌 모재 체결부(50)가 두 매 이상으로 겹쳐진 모재들(1)을 관통한 상태로 외주면에 구비된 나사산(53)에 의해 모재들(1)과 스크류 체결되어 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 접합 구조체(300)는 모재 마찰부(30)가 모재 체결부(50)의 중공(51) 내부에 배치되며, 그 모재 체결부(50)의 단면이 모재 마찰부(30)에 의해 소성 변형되어 중공(51) 외측으로 확장된 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 모재 체결부(50)의 헤드(55)는 모재들(1)의 최 상부면을 지지하고 있다. 그리고 상기 모재 체결부(50)의 천공 가이드(57)는 모재들(1)을 관통하여 모재들(1)의 최 하부면으로 돌출되어 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 모재 마찰부(30)는 모재 체결부(50)의 헤드(55) 측에서 천공 가이드(57) 측으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지다가 작아지며 그 끝 부분에서 뾰족하게 되는 형상을 취하고 있다.

이 경우, 상기 모재 마찰부(30)는 모재 체결부(50)의 중공(51)을 통해 헤드(55) 측으로 노출되며, 그 노출된 부위에 언급한 바 있는 섕크부(10)의 파단 자국(201)이 형성되어 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳 모듈(100), 이를 이용한 접합 구조체(300) 및 접합 방법에 의하면, 모재 마찰부(30)의 마찰에 의해 모재들(1)을 천공하고, 모재 체결부(50)를 모재들(1)에 스크류 체결하며, 블라인드 리벳 방식으로 모재 마찰부(30)에 의해 모재 체결부(50)의 단면을 확장시킴으로써 두 매 이상의 모재들(1)을 일체로 접합할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 모재들(1)을 마찰에 의해 천공하며 스크류 체결하는 방식과, 모재들(1)의 체결 요소를 소성 변형시키는 블라인드 리벳 방식으로 두 매 이상의 모재들(1)을 접합할 수 있으므로, 모재들(1)의 접합 강도를 더욱 증대시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 모재 체결부(50)의 천공 가이드(57) 만이 모재들(1)을 관통하여 모재들(1)의 최 하부면으로 돌출되므로, 나사부와 천공부가 모재들의 외측으로 길게 튀어나오게 되는 종래 기술과 달리 접합 제품의 외관 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1... 모재 10... 섕크부
30... 모재 마찰부 50... 모재 체결부
51... 중공 52a... 제1 부분
52b... 제2 부분 53... 나사산
55... 헤드 57... 천공 가이드
100... 리벳 모듈 101... 마운트부
103... 구동부 200... 접합 툴
201... 파단 자국 300... 접합 구조체

Claims (20)

1. 적어도 두 매 이상의 모재들을 고상 접합하기 위한 리벳 모듈로서,
   왕복 이동 및 회전 가능한 접합 툴에 마운팅 되는 섕크부;
   상기 섕크부와 일체로 연결되고, 상기 접합 툴에 의해 상기 모재들을 가압하며 그 접합 툴에 의해 회전하면서 상기 모재들을 천공하는 모재 마찰부; 및
   상기 섕크부에 고정되게 끼워지며 상기 모재 마찰부를 지지하고, 외주면에 나사산이 형성되어 그 나사산을 통해 상기 모재들에 체결되는 모재 체결부;
   를 포함하는 리벳 모듈.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 섕크부는 상기 모재 마찰부로부터 파단 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 섕크부는 비원형(non-circular)의 단면을 지니며, 상기 모재 체결부와 암수 식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 섕크부는 다각 형상의 단면에서 모서리 부분이 라운드 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
5. 제2 항에 있어서,
   상기 모재 마찰부는,
   상기 섕크부와 연결되는 부분이 그 섕크부의 단면적 보다 더 큰 단면적을 지니며 상기 섕크부와 일체로 연결되는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
6. 제1 항 내지 제5 항 중에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
   상기 모재 마찰부는,
   상기 섕크부와 연결되는 부분에서 끝 부분으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지면서 작아지고 그 끝 부분이 뾰족한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 모재 체결부는 상기 섕크부 및 모재 마찰부가 끼워지는 중공을 형성하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 중공은,
   상기 섕크부의 단면에 대응하는 형상의 제1 부분과,
   상기 제1 부분에 연결되며, 상기 모재 마찰부의 단면 직경이 점차 커지는 부위에 대응하는 형상의 제2 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 섕크부는 상기 모재 체결부의 제2 부분을 통해 제1 부분에 끼워지며,
   상기 모재 마찰부는 상기 제2 부분에 끼워지는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
10. 제8 항에 있어서,
    상기 모재 체결부는,
    상기 접합 툴을 지지하는 플랜지 형태의 헤드를 일측 단부에 형성하고,
    상기 모재들을 뚫고 들어가는 천공 가이드를 상기 제2 부분에 대응하는 다른 일측 단부에 형성하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
11. 제10 항에 있어서,
    상기 천공 가이드는 단면 직경이 점차 작아지는 테이퍼 형상으로 이루어지며,
    상기 모재 체결부는 상기 헤드와 천공 가이드 사이의 외주면에 상기 나사산을 형성하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
12. 제8 항에 있어서,
    상기 모재 마찰부는,
    상기 접합 툴에 의해 상기 섕크부가 당겨지며 상기 제1 부분으로 진입 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
13. 제12 항에 있어서,
    상기 모재 체결부는,
    상기 모재 마찰부에 의해 소성 변형되며, 그 단면이 외측으로 확장 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈.
14. 섕크부, 모재 마찰부 및 모재 체결부를 지니며 적어도 두 매 이상의 모재들을 고상 접합하는 청구항 1의 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체로서,
    중공을 가진 상기 모재 체결부가 상기 모재들을 관통한 상태로 외주면에 구비된 나사산에 의해 상기 모재들과 스크류 체결되고,
    상기 모재 마찰부가 상기 모재 체결부의 중공 내부에 배치되며, 상기 모재 체결부의 단면이 상기 모재 마찰부에 의해 소성 변형되어 중공 외측으로 확장된 것을 특징으로 하는 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체.
15. 제14 항에 있어서,
    상기 모재 체결부는,
    일측 단부에 형성되며, 상기 모재들의 한 쪽 면을 지지하는 플랜지 형태의 헤드와,
    다른 일측 단부에 형성되며, 상기 모재들을 관통하여 다른 한 쪽 면으로 돌출된 천공 가이드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체.
16. 제15 항에 있어서,
    상기 모재 마찰부는,
    상기 모재 체결부의 헤드 측에서 천공 가이드 측으로 갈수록 원형 단면의 직경이 점차 커지면서 작아지고 그 끝 부분이 뾰족한 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체.
17. 제16 항에 있어서,
    상기 모재 마찰부는,
    상기 모재 체결부의 중공을 통해 상기 헤드 측으로 노출되며, 그 노출된 부위에 상기 섕크부의 파단 자국이 형성되어 있는 것을 특징으로 리벳 모듈을 이용한 접합 구조체.
18. 섕크부, 모재 마찰부 및 모재 체결부를 포함하는 청구항 1의 리벳 모듈을 제공하고;
    상기 섕크부를 접합 툴에 고정되게 장착하며;
    서로 겹쳐진 두 매 이상의 모재들로 상기 리벳 모듈을 이동시키고, 상기 접합 툴을 통해 상기 모재 체결부를 지지한 상태로 상기 리벳 모듈을 가압 및 회전시키며 상기 모재 마찰부에 의해 상기 모재들을 천공하고;
    상기 모재 마찰부에 의해 천공된 구멍을 통하여 상기 모재 체결부를 상기 모재들에 스크류 체결하며;
    상기 접합 툴을 통해 상기 섕크부를 잡아 당겨 상기 모재 마찰부를 상기 모재 체결부의 내측으로 진입시키며, 상기 모재 마찰부에 의해 상기 모재 체결부의 단면을 외측으로 확장시키고;
    상기 모재 마찰부로부터 상기 섕크부를 파단하는 리벳 모듈을 이용한 접합 방법.
19. 제18 항에 있어서,
    상기 모재 마찰부의 마찰에 의해 상기 모재들을 천공하고, 상기 모재 체결부를 상기 모재들에 스크류 체결하며, 블라인드 리벳 방식으로 상기 모재 체결부의 단면을 확장하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈을 이용한 접합 방법.
20. 제18 항에 있어서,
    상기 접합 툴을 통해 상기 리벳을 가압 및 회전시키며, 상기 모재 체결부를 상기 구멍으로 삽입하고,
    상기 모재 체결부의 외주면에 구비된 나사산을 통해 그 모재 체결부와 상기 모재들을 스크류 체결하는 것을 특징으로 하는 리벳 모듈을 이용한 접합 방법.

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