KR20170100176A - 금속 프레임 접합을 위한 전자기 접합 장치 - Google Patents

금속 프레임 접합을 위한 전자기 접합 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기 접합 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부재의 테두리에 금속 프레임을 접합할 때 프레스를 이용하지 않고 전자기 접합을 이용하여 접합함으로써 접합력이 우수하여 금속 프레임이 내부재에서 분리될 염려가 없고, 접합 부위에 국부적인 눌림 현상과 같은 결함발생을 줄일 수 있는 전자기 접합 장치에 관한 것이다.

Description

금속 프레임 접합을 위한 전자기 접합 장치{Electromagnetic forming apparatus for welding metal frame}
본 발명은 전자기 접합 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 내부재의 테두리에 금속 프레임을 접합할 때 프레스를 이용하지 않고 전자기 접합을 이용하여 접합함으로써 접합력이 우수하여 금속 프레임이 내부재에서 분리될 염려가 없고, 접합 부위에 국부적인 눌림 현상과 같은 결함발생을 줄일 수 있는 전자기 접합 장치에 관한 것이다.
최근, 소형 디지털 전자제품의 외장 케이스의 경우 디자인을 중요시하는 소비자들의 욕구가 그대로 반영되어 고급스런 이미지가 요구되고 있으며, 최근 슬림화에 따른 케이스의 내구성이 중요해지고 있다.
일반적으로 케이스의 고급스런 이미지를 위해서는 전자 부품 등을 실장하기 위한 판형의 내부재의 테두리에 금속 프레임을 프레스 성형방법으로 접합하여 마감하는데, 종래에 사용되는 프레스 성형방법으로는 상온성형이 어렵기 때문에 고온성형을 하여야 한다. 이 경우 프레스의 적정온도 제어가 어려울 뿐만 아리나 전력소모 역시 매우 큰 단점이 있다.
또한, 금속 프레임의 경우 선반과 같은 정밀 가공장치를 이용하여 제작하므로 작동 버튼 및 내부재의 내부 부품을 고려한 복잡한 형상으로 가공 시 물량 증가, 비용 상승, 제조 시간의 증가와 같은 문제가 발생하며, 내부재와 외부재를 각각 제조하여 서로 클램핑하는 시도가 있으나 이러한 체결 방법은 체결력이 낮은 문제점이 있다.
또한, 성형 후 냉각공정을 거쳐야 하므로 공정시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 금속 프레임 접합 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 종래의 금속 프레임 접합 방법으로 금속 프레임을 접합한 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 금속 프레임 접합 방법은 내부재(20)를 금속 프레임(30)의 내측에 위치시킨 후, 프레스(10)로 가압하여 금속 프레임(30)의 상부 모서리(31)가 내부재(20)의 상면 가장자리(22)에 휘어져 덮이고, 하부 모서리(32)는 내부재(20)의 하면 가장자리(23)에 휘어져 덮이게 함으로써, 금속 프레임(20)이 내측면이 내부재(20)의 측면을 감싸며 클램핑한 형태로 접합된다.
이러한 종래의 금속 프레임 접합 방법은 금속 프레임(30)의 내측면이 내부재(20)의 테두리에 용접되어 접합되는 것이 아니라 단순히 클램핑되어 체결되는 형태로 제품을 장기간 사용할 때, 금속 프레임(30)이 내부재(20)에서 분리 이탈되는 문제점이 발생한다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 종래의 금속 프레임 접합 방법은 금속 프레임(30)의 모서리부분(31,32)을 가압하여 절곡하는 방식으로 클램핑 체결하므로 금속 프레임(30)이 압력에 의해 눌러 찌그러지는 부분(33)이 발생할 수 있으며 이는 제품 생산의 수율을 저하시키는 원인으로 작용한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 프레스를 이용하지 않고 내부재의 테두리에 금속 프레임을 접합할 수 있는 전자기 접합 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 제품을 장기간 사용하더라도 내부재에서 금속 프레임이 분리 이탈될 염려가 없으며, 접합시 눌림과 같은 결함을 최소화할 수 있는 전자기 접합 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 내부재의 테두리 전체에 금속 프레임이 고른 반발력에 의해 접합될 수 있어 접합의 품질을 매우 향상시킬 수 있는 전자기 접합 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 내부재 테두리에 금속 프레임을 점 접합할 수 있는 전자기 접합 장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전원이 인가되면 전자기력을 발생하며, 입력단과 출력단이 소정거리 이격되어 공극을 갖는 프레임형상의 코일; 상기 코일과의 자기 반발력에 의해 수축될 수 있는 금속 프레임을 상기 코일의 내측에 위치시키는 제1 지그; 및 모서리를 따라 상기 금속 프레임이 접합될 내부재를 상기 금속 프레임 내측에 위치시키는 제2 지그;를 포함하고, 상기 금속 프레임의 수직 방향 폭은 상기 내부재의 모서리 수직 방향 폭보다 크고, 상기 금속 프레임의 내측면에는 상기 내부재의 모서리 측면이 삽입되어 접합될 수 있는 삽입홈이 상기 금속 프레임의 내측면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코일과 상기 금속 프레임 사이에는 제1 절연체가 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코일과 상기 금속 프레임 사이에는 프레임 형상의 도체가 구비되며, 상기 도체는 상기 코일에서 발생한 전자기력을 상기 금속 프레임으로 전달하고, 상기 금속 프레임은 상기 도체에서 반발하여 상기 내부재의 모서리에 접합된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 도체와 상기 금속 프레임 사이에는 제2 절연체가 구비된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 코일의 내측면에는 상기 금속 프레임을 향해 돌출된 복수의 돌기가 서로 이격되어 형성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 금속 프레임의 삽입홈 내측에는 상기 돌기들 각각의 위치에 대응하여 상기 돌기에서 발생하는 전자기력에 의해 상기 금속 프레임과 상기 내부재가 서로 점 접합될 수 있도록 점 접합용 홈이 형성된다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
먼저, 본 발명의 전자기 접합 장치에 의하면, 내부재의 테두리에 프레스를 이용하지 않고 금속 프레임을 접합할 수 있으므로 접합력이 우수하고 압력에 의한 눌림과 같은 결함발생을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 전자기 접합 장치에 의하면, 코일 내측에 공극이 없는 도체를 구비하여 금속 프레임의 전체영역에 고른 반발력이 발생하게 함으로써 접합 품질을 매우 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 전자기 접합 장치에 의하면, 내부재의 테두리 중, 접합할 수 없거나 접합이 필요치 않은 부분이 존재할 때, 접합이 필요없는 부분은 접합되지 않도록 점 접합으로 금속 프레임을 접합할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 금속 프레임 접합 방법을 설명하기 위한 도면,
도 2는 종래의 금속 프레임 접합 방법으로 금속 프레임을 접합한 상태를 보여주는 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도,
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도,
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도이다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
[제1 실시예]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도로써 도 3의 A-A 지점의 단면을 보여주는 것이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)는 코일(110), 제1 지그(120) 및 제2 지그(130)를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)는 판상의 내부재(150)의 테두리에 금속 프레임(140)을 접합하는데 이용된다.
예를 들면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)는 스마트폰 케이스, 냉장고, 텔레비전, 노트북과 같은 전자, 가전 기기의 내부재와 금속프레임 접합을 수행하는데 이용될 수 있고, 차량의 시트프레임(seat-frame), 도어 이너 패널(Door inner panel)등 경량판재 접합부에도 적용가능하다.
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)는 판상의 내부재의 테두리에 금속 프레임을 접합한다면 어떠한 제품에도 응용이 가능하다.
다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)는 금속 프레임의 형상에 제한이 있다.
이하 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)의 구성을 상세히 설명한다.
상기 코일(110)은 전원이 인가되면 전자기력을 발생하는 장치로써 서로 전원이 인가되는 입력단(111)과 접지되는 출력단(112)을 가지며, 상기 입력단(111)과 상기 출력단(112)은 소정 거리 이격된다.
또한, 도 3에서는 상기 코일(110)이 공극(g)이 형성된 사각 프레임 형상의 코일을 도시하였으나 상기 코일(110)의 형상은 접합을 위한 금속 프레임(140)의 형상에 따라 변경될 수 있다.
다만, 상기 입력단(111)과 상기 출력단(112) 사이에는 반드시 공극(g)이 존재한다.
상기 제1 지그(120)는 상기 금속 프레임(140)을 상기 코일(110)의 내측에 위치시키는 장치이다.
또한, 상기 금속 프레임(140)은 내부재(150)의 테두리에 접합되는 마감재로써, 상기 코일(110)에서 전자기력이 발생할 경우, 전자기가 유도되며, 유도된 전자기는 상기 코일(110)과의 자기 반발력을 야기시킨다.
즉, 상기 금속 프레임(140)은 상기 코일(110)에 전원이 인가될 경우 상기 내부재(150)를 향해 수축하고, 상기 내부재(150)와 충돌하여 항복강도 이상에서 접합이 이루어진다.
이러한 접합은 종래의 프레스를 이용한 접합과 비교하여 단순히 클램핑되어 체결되는 것이 아니라 용접과 같이 물리화학적인 방법으로 접합이 이루어지는 것이므로 접합 강도가 매우 우수하다.
또한, 상기 금속 프레임(140)의 내측면 중앙부에는 상기 내부재(150)의 모서리 측면이 삽입되어 접합될 수 있는 삽입홈(141)이 형성된다.
또한, 상기 삽입홈(141)은 상기 금속 프레임(140)의 내측면을 따라 끊어짐이 없이 형성된다.
또한, 상기 금속 프레임(140)과 상기 코일(110) 사이에는 상기 금속 프레임(140)과 상기 코일(110)의 절연을 위해 제1 절연체(160)가 구비될 수 있다.
그러나, 상기 금속 프레임(140)을 상기 코일(110)에서 소정거리 이격하여 위치시킬 수 있다면 상기 제1 절연체(160)는 구비되지 않을 수도 있다.
상기 제2 지그(120)는 상기 금속 프레임(140)이 접합될 내부재(150)를 상기 금속 프레임(140)의 내측에 위치시키는 장치이다.
또한, 상기 제2 지그(120)는 상기 내부재(150)의 측면이 상기 금속 프레임(140)의 삽입홈(141)에 정확히 삽입될 수 있는 위치에 상기 내부재(150)를 위치시킨다.
또한, 상기 내부재(150)의 모서리가 상기 삽입홈(141)에 삽입되므로, 상기 내부재(150)의 수직 방향 폭(높이)은 상기 금속 프레임(140)의 수직 방향 폭보다 작다.
또한, 상기 제2 지그(120)는 상기 금속 프레임(130)이 상기 내부재(150)에 충돌할 때, 충돌하는 힘에 의해 상기 내부재(150)가 휘어지지 않도록 지지하여야 하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 상기 내부재(150)의 단면이 'H'자의 형태를 가질 때, 상기 제2 지그(120)는 상기 내부재(150)의 하방에서 상기 내부재(150)의 하부 가장자리 내측에 끼워져 삽입되어 상기 내부재(150)의 형상을 지지할 수 있다.
이는, 상기 내부재(150)의 모서리에 상기 금속 프레임(130)이 충돌하더라도 상기 내부재(150)의 모서리가 중앙방향으로 밀려들어 휘어지는 것을 방지할 수 있는 역할을 한다.
즉, 본 발명의 전자기 접합 장치(100)에 의하면, 금속 프레임(140)의 상부 및 하부 모서리를 가압하지 않고 측면에서 상기 내부재(150)의 방향으로 수축시켜 접합하므로 가압에 의한 눌림과 같은 결함이 발생하지 않는다.
[제2 실시예]
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도로써 도 5의 B-B 지점의 단면을 보여주는 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합 장치(200)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)와 비교하여 상기 코일(110), 상기 제1 지그(120) 및 상기 제2 지그(130) 이외에 도체(210)를 더 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 코일(110)은 상기 입력단(111)과 상기 출력단(112) 사이에 반드시 공극(g)이 존재하게 되는데, 이 공극(g)에 대응하는 위치에는 전자기력이 발생하지 않으므로 상기 내부재(150)와 상기 금속 프레임(140) 간에 접합력이 낮아지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합장치(200)는 이러한 부분적인 접합력 저하를 방지하기 위해 상기 도체(210)를 더 구비한다.
상기 도체(210)는 끊어짐이 없는 프레임 형상으로 상기 코일(110)과 상기 금속 프레임(140) 사이에 구비된다.
또한, 상기 도체(210)는 상기 코일(110)에서 전자기력이 발생하면 전자기가 유도되어 상기 금속 프레임(140)으로 전자기력을 제공한다.
즉, 상기 금속 프레임(140)은 상기 도체(210)에 의해 전자기력이 유도되고 상기 도체(210)에서 반발하여 상기 내부재(150)의 모서리에 접합된다.
따라서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자기 접합장치(200)는 상기 금속 프레임(140)의 모든 영역에서 반발력이 발생하게 할 수 있으므로 접합 품질을 매우 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 절연체(160)는 상기 코일(110)과 상기 도체(210) 사이에 구비되고, 상기 도체(210)와 상기 금속 프레임(140) 사이에는 상기 도체(210)와 상기 금속 프레임(140)을 절연하기 위한 별도의 제2 절연체(220)가 구비된다.
그러나, 상기 도체(210)와 상기 금속 프레임(140)을 소정거리 이격시킬 수 있다면, 상기 제2 절연체(220)는 구비되지 않을 수 있다.
[제3 실시예]
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 평면도, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치의 단면도로써 도 7의 C-C 지점의 단면을 보여주는 것이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치(300)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자기 접합 장치(100)와 비교하여 상기 코일(110)의 내측면에 상기 금속 프레임(140)을 향해 돌출된 복수의 돌기(111)가 형성된다.
한편, 상기 내부재(150)는 모서리에는 연결단자와 같이 접합이 되지 않아야 하는 부분(151)이 존재할 수 있는데 이 경우, 상기 내부재(150)의 모서리 전체에 상기 금속 프레임(140)을 접합하는 것이 아니라 부분적으로 접합을 수행하여야 한다.
이를 위해 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자기 접합 장치(300)는 상기 코일(110)의 내측에 서로 이격된 돌기들(111)을 형성하여 상기 돌기들(111)이 형성된 부분에서만 상기 금속 프레임(140)이 반발되게 함으로써, 불연속의 점 접합이 이루어지게 할 수 있다.
또한, 상기 금속 프레임(140)의 삽입홉(141)에는 상기 각 돌기(111)의 위치에 대응하는 부분에 상기 금속 프레임(140)과 상기 내부재(150)가 서로 점 접합될 수 있도록 점 접합용 홈(142)이 파여 있을 수 있다.
또한, 도 7에서는 상기 공극(g)에 대응하는 부분에 접합이 이루어질 필요가 없으므로 본 발명의 제2 실시예의 도체(210)가 별도로 구비되지 않는 것을 상정하였으나, 상기 공극(g)에 대응하는 부분에 점 접합이 이루어져야 할 경우 상기 도체(210)가 추가되어 구성될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100,200,300:전자기 접합 장치
110:코일 111:돌기
120:제1 지그 130:제2 지그
140:금속 프레임 141:삽입홈
142:점 접합용 홈 150:내부재
160:제1 절연체 210:도체
220:제2 절연체

Claims (6)

  1. 전원이 인가되면 전자기력을 발생하며, 입력단과 출력단이 소정거리 이격되어 공극을 갖는 프레임형상의 코일;
    상기 코일과의 자기 반발력에 의해 수축될 수 있는 금속 프레임을 상기 코일의 내측에 위치시키는 제1 지그; 및
    모서리를 따라 상기 금속 프레임이 접합될 내부재를 상기 금속 프레임 내측에 위치시키는 제2 지그;를 포함하고,
    상기 금속 프레임의 수직 방향 폭은 상기 내부재의 수직 방향 폭보다 크고, 상기 금속 프레임의 내측면에는 상기 내부재의 모서리 측면이 삽입되어 접합될 수 있는 삽입홈이 상기 금속 프레임의 내측면을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일과 상기 금속 프레임 사이에는 제1 절연체가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일과 상기 금속 프레임 사이에는 프레임 형상의 도체가 구비되며, 상기 도체는 상기 코일에서 발생한 전자기력을 상기 금속 프레임으로 전달하고, 상기 금속 프레임은 상기 도체에서 반발하여 상기 내부재의 모서리에 접합되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도체와 상기 금속 프레임 사이에는 제2 절연체가 구비되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일의 내측면에는 상기 금속 프레임을 향해 돌출된 복수의 돌기가 서로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속 프레임의 삽입홈 내측에는 상기 돌기들 각각의 위치에 대응하여 상기 돌기에서 발생하는 전자기력에 의해 상기 금속 프레임과 상기 내부재가 서로 점 접합될 수 있도록 점 접합용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자기 접합 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109014650A (zh) * 2018-09-19 2018-12-18 丁梓兴 一种异形干涉焊接结构及其焊接方法

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