KR20180138162A - 금속 판재의 크림핑 접합 구조, 및 접합 방법 - Google Patents

금속 판재의 크림핑 접합 구조, 및 접합 방법 Download PDF

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Abstract

판재끼리의 접합으로서 접합하는 판재들의 면이 연속하도록 접합할 수 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 제공한다.
금속 판재의 단부 또는 테두리부에서의 크림핑 접합구조이며, 크림핑에 의해 접합하는 어느 단부 또는 테두리부는, 넓이 방향으로 돌출하는 돌출편을 갖춘 수컷측 접합부로서 형성되어 있으며, 상기 수컷측 접합부가 크림핑 접합되는 다른 쪽의 단부 또는 테두리부는 상기 돌출편을 수용하는 오목부 또는 구멍부을 갖춘 암컷측 접합부로서 형성되어 있으며, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용되어 있는 수컷측 접합부의 돌출편은 해당 돌출편의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑되어서, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부의 주위에 압연되어 있는 금속 판재의 크림핑 접합구조로 한다.

Description

금속 판재의 크림핑 접합 구조, 및 접합 방법 {Crimping joint structure of metal plate material and joining method thereof}
본 발명은 금속 판재의 크림핑(압착) 접합 구조, 및 접합 방법에 관한 것이다. 특히, 금속 판재의 단부(端部)나 가장자리부(緣部)에서의 크림핑 접합 구조, 및 접합 방법에 관한 것이다.
종래, 금속으로 이루어진 판상(板狀) 부재의 접합시에는, 용접 가공, 경납땜 가공, 납땜 가공 이외에, 크림핑 가공도 이용되고 있다. 이 크림핑 가공은, 금속 부품의 일부를 소성 가공해서 접합하는 구조이며, 그 결합 구조는 용도에 따라서 고안되어 다종다양하다. 그리고 이 크림핑에 의한 금속 접합에 대해서는, 종전에도 몇몇 기술이 제안되고 있다.
예를 들면, 특허문헌1(특개평9-314255호 공보)에서는, 금속 가루를 발생시키지 않고 크림핑 고정할 수 있도록 하는 금속 부재의 고정 방법으로서, 제1의 금속 부재의 일단부를 제2의 금속 부재에 설치한 관통홀에 삽입 통과시킨 후, 상기 관통 홀에서 돌출한 상기 일단부의 단면을 크림핑 펀치에 의해 소성 변형시킴으로써 제1의 금속 부재를 제2의 금속 부재에 고정하는 금속 부재의 고정 방법에 있어서, 상기 크림핑 펀치는, 선단부가 원뿔 모양으로 형성되고, 그 원뿔 둘레면의 특정 부분을 상기 일단부의 단면을 따르게 해서 압연하면서 이동함으로써 소성 변형시키는 금속 부재의 고정 방법이 제안되고 있다.
또한, 특허문헌2(특개2004-243519호 공보)에서는, 격자 형상으로 교차하는 금속판끼리를 보기 좋게 그리고 작업성 좋게 견고하게 연결하는 것을 목적으로서, 서로 교차하는 복수의 제1 및 제2의 금속판을 결합시켜서 격자 형상으로 연결하는 금속판의 격자형상 연결 방법에 있어서, 제1 및 제2의 금속판의 적어도 한쪽의 금속판의 끝테두리(端緣)에는, 다른 쪽의 금속판의 끝테두리에 감입(嵌入)해서 다른 쪽의 금속판을 그 양면에서 사이에 끼우는 결합홈을 형성하면서 동시에, 상기 다른 쪽의 금속판의 판 면에는, 상기 한쪽의 금속판이 감입되었을 때에 그 결합홈의 개구단과 대응하는 위치에 오목한 곳(凹所)을 형성하고, 복수의 상기 한쪽의 금속판을 그 결합홈에 의해 다른 쪽의 금속판에 감입해서 격자 형상으로 조립하고, 조립된 복수의 상기 한쪽의 금속판의 결합홈의 개구단에 근접하는 끝테두리에, 복수의 상기 한쪽의 금속판 전체에 걸친 길이의 크림핑 블레이드(刃)를 동시에 압입하고, 상기 끝테두리를 변형시켜서 상기 오목한 곳으로 파고들게 해서, 상기 다른 쪽의 금속판에 복수의 상기 한쪽의 금속판을 동시에 견고하게 크림핑 결합하는 금속판의 격자 형상 연결 방법이 제안되고 있다.
일본 특허공개공보 특개평9-314255호 일본 특허공개공보 제2004-243519호
상술한 바와 같이, 종전에도 크림핑에 의한 금속 접합은 실시되었다. 그러나, 상기 특허문헌 1의 기술은, 철심의 일단부를 이음철의 관통홀을 통과하게 하여, 철심의 일단부를 넓이 방향으로 크림핑할 필요가 있으며 판재의 접합에 적합한 것은 아니었다. 또한, 상기 특허문헌 2의 기술은 금속 판재의 테두리부(緣部)끼리 접합하는 것이나, 접합하는 판재에서의 면(面)들이 연속하는 것은 아니었다.
따라서, 본 발명은 판재끼리의 접합으로 접합하는 판재들의 면이 연속하도록 접합할 수 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 상기 특허문헌 1의 기술은, 철심의 일단부를 넓이 방향으로 크림핑 하기 때문에 크림핑에 큰 힘을 필요로 하였다.
따라서, 본 발명은, 가급적 적은 힘으로 압착할 수 있으면서도 확실히 접합할 수 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 제공하는 것을 다른 과제로 한다.
상기 과제 중 적어도 어느 것을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 판재의 두께 방향으로 교차하는 방향에 금속 판재의 접합부를 크림핑하도록 한 금속 판재의 크림핑 접합 구조, 및 금속 판재의 접합 방법을 제공한다.
즉, 본 발명에서는 금속 판재의 단부(端部) 또는 테두리부(緣部)에서의 크림핑 접합 구조이며, 크림핑에 의해 접합하는 어떤 단부 또는 테두리부는, 넓이 방향으로 돌출하는 돌출편을 구비한 수컷측(雄側) 접합부로서 형성되어 있으며, 상기 수컷측 접합부가 크림핑 접합되는 다른 쪽의 단부 또는 테두리부는, 상기 돌출편을 수용하는 오목부 또는 구멍부를 구비한 암컷측 접합부로서 형성되어 있으며, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용되어 있는 수컷측 접합부의 돌출편은, 해당 돌출편의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑되어져 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부의 주위에 압연(壓延)되어 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조를 제공한다.
이러한 본 발명의 금속 판재의 접합 방법으로는, 상기 암컷측 접합부에 형성되는 오목부 또는 구멍부에서의, 수컷측 접합부의 돌출부가 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 내벽면에는 오목부 또는 구멍부의 내측을 향해서 돌출하는 빠짐 방지부를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 금속 판재의 크림핑 접합 구조에서는, 상기 암컷측 접합부에 형성되는 오목부 또는 구멍부에 있어서, 수컷측 접합부의 돌출부가 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 오목부 또는 구멍부의 주위에는, 해당 압연된 돌출부를 수용하는 패임 또는 구멍을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기 금속 판재의 크림핑 접합구조와 관련해서 금속 판재의 접합 방법을 제공한다.
즉, 상기 본 발명에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합구조에 따른 금속 판재의 접합 방법이며, 해당 금속 판재를 두께 방향으로 구부려 가공하는 굽힘 공정을 포함하고, 상기 수컷측 접합부와 암컷측 접합부는, 굽힘 가공에 의해 서로 마주하는 테두리부에 각각 형성되어 있으며, 상기 굽힘 공정에 의해 상기 수컷측 접합부의 돌출편이 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용되고, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용된 수컷측 접합부의 돌출편을, 해당 돌출편의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑해서, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부의 주위에 압연하는 크림핑 공정을 포함하는 금속 판재의 접합 방법을 제공한다.
이러한 금속 판재의 접합 방법에서는, 상기 굽힘 가공은 금형 프레스 가공에 의해 이루어지고, 상기 크림핑 공정은 상기 금형 프레스 공정에서의 금형으로 수행되도록 구성할 수 있다.
상기 본 발명의 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법에 따르면 판재끼리의 접합으로서, 접합하는 판재들의 면이 연속하도록 접합할 수 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법에 따르면, 가급적 적은 힘으로 크림핑할 수 있으면서도 확실하게 접합 가능한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 제1의 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조를 형성하는 공정도이고,
도 2는, 제2의 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이고,
도 3은, 제3의 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이고,
도 4는, 제4의 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이고,
도 5는, 제5의 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이고,
도 6은, 금속 판재의 굽힘 가공시의 분해 사시도이고,
도 7은, 금속 판재의 굽힘 가공과 일련으로 접합 공정을 수행하는 접합 방법을 나타내는 공정도이고,
도 8은, 다른 암컷형 금형을 이용한 (A)금속 판재의 굽힘 가공시의 분해사시도, (B)측면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합방법을 구체적으로 설명한다.
도 1은, 제1의 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조를 형성하는 공정도이다. 이 실시형태와 관련한 크림핑 접합 공정에서는, 접합 대상이 되는 부분에는 수컷측 접합부(10)와 암컷측 접합부(11)를 형성하고 있다. 이 접합 대상이 되는 부분, 즉 해당 금속 판재의 접합은, 상이한 금속 판재끼리를 접합하는 외에 하나의 금속 판재에서의 부분끼리 접합하는 것을 포함한다. 따라서 복수의 판재의 단부 또는 테두리부끼리 접합해서 부품이나 제품을 제조하는 경우도 포함한다. 또 접합하는 수컷측 접합부(10)가 마련되는 판재와 암컷측 접합부(11)가 마련되는 판재는, 같은 재료 외에 다른 재료로 형성할 수도 있다. 따라서, 예를 들면 다른 금속으로 이루어진 판재끼리라도, 본 실시형태와 관련한 접합 구조로 접합할 수 있다. 다만, 수컷측 접합부(10)가 구비되는 돌출편(12)은 접합시에 크림핑되어야 하기 때문에 적어도 수컷측 접합부(10)가 마련되는 판재는 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 암컷측 접합부(11)가 마련되는 판재는 크림핑시의 힘에 견딜 수 있는 한 금속 외에 수지, 세라믹, 목재 등 어떤 재료라도 좋다. 또한, 접합되는 각 판재는 동일 두께 외에 다른 두께라도 좋다.
본 실시형태에서는, 판재의 접합 부분에서의 한쪽 단부(단 테두리부라도 좋다)를 홈 형상으로 오목하게 해서 암컷측 접합부(11)를 구성하는 오목부(13)를 형성하고 있다. 특히, 제1의 실시형태에서의 해당 오목부(13)는 후술하는 돌출 편(12)이 크림핑되는 방향으로 존재하는 측면은, 개구부 측을 오목부(13)의 내측으로 파고들도록 경사지게 함으로써 빠짐 방지부(15)를 형성하고 있으며, 해당 빠짐 방지부(15)에 의해 오목부(13)의 공간은 개구부(14) 측(단부 또는 테두리측)을 향해서 개구폭(판재의 두께방향으로 직행하는 방향의 개구폭)이 좁아지게 형성되어 있다.
그리고, 상기 암컷측 접합부(11)와 접합되는 다른 쪽의 접합 부분에는, 상기 오목부(13)에 수용되는 형상의 돌출편(12)을 형성해서 수컷측 접합부(10)를 형성하고 있다. 이 수컷측 접합부(10)는, 도 1(A)에 나타내는 바와 같이 상기 오목부(13)와 같은 형상으로 형성하고 있으며 크림핑 방향 쪽의 측면을 쐐기 형상으로 형성하고 있다.
그리고, 상기 수컷측 접합부(10)를 암컷측 접합부(11)에 삽입시킨다(도1(B)). 이때, 상기 돌출편(12)은 암컷측 접합부(11)가 형성되는 판재의 판 두께보다 더 길게 돌출되어 있기 때문에, 이 도 1(B)에 나타내는 바와 같이 해당 돌출편(12)은 암컷측 접합부(11)의 외측면(16)에서 돌출하여 존재할 수 있다.
이 상태에 있어서, 도 1(C)에 나타내는 바와 같이 암컷측 접합부(11)에서 돌출되어 있는 부분을 도면의 위쪽을 향하여(즉 돌출편(12)의 판 두께에 교차하는 방향으로) 크림핑함으로써, 해당 크림핑한 돌출편(12)이 암컷측 접합부(11)의 오목부(13)를 넘어서 암컷측 접합부(11)의 외측면(16)을 덮고, 이로 인해 양쪽 부분의 접합을 실현할 수 있다. 즉, 이 크림핑 방법에 의해 판재끼리의 접합으로서, 접합하는 판재들의 면이 연속하도록 접합할 수 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 실현할 수 있다.
특히, 본 실시형태에 관련한 접합 부분에서는, 암컷측 접합부(11)가 형성된 판재의 판 두께 방향으로의 빠짐은 상기 크림핑한 돌출편(12)에 의해서 저지되고, 한편 수컷측 접합부(10)가 형성된 판재의 판 두께방향으로의 빠짐은 상기 암컷측 접합부(11)의 오목부(13)에 형성되어 있는 빠짐 방지부(15)에 의해서 저지된다. 따라서, 본 실시형태에 관련한 이음 구조에 따르면 판 부재들을 결합시킨 후에 크림핑함으로써 이동이나 사용중의 충격 등에 의해서도 빠지거나 벗어나거나 하는 일이 없이 확실하게 접합을 유지할 수 있는 접합 구조를 실현할 수 있다.
그리고, 본 실시형태에 관련한 접합 구조에서는, 판 두께에 교차하는 방향으로 크림핑하고 있어서, 돌출편(12)의 단면(端面)의 넓이 방향으로 크림핑하는 경우에 비해서 적은 힘으로 어려움 없이 크림핑할 수 있다. 특히, 적어도 수컷측 접합부(10)가 형성되는 판재의 두께를 0.3mm이상 5mm이하, 바람직하게는 0.5mm이상 3mm이하이면, 후술하는 프레스 굽힘 가공과 동시에 크림핑 가공도 수행할 수 있다.
다만, 상기 제1의 실시형태의 접합 구조에서는, 수컷측 접합부(10)에서의 돌출편(12)을, 오목부(13)의 형상과는 다르게 형성할 수도 있다. 도 2는, 제2의 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이다. 특히, 이 실시형태에 나타내는 접합 구조에서는 수컷측 접합부(20)에서의 돌출부가 직사각형으로 돌출하게 형성되어 있다. 특히, 해당 돌출부에 폭(S2)을, 상기 개구부(24)에서의 빠짐 방지부(25)가 형성되어 있는 부분의 개구 직경(S1)보다 더 작게 함으로써 오목부(23)의 개구측에서 돌출편(22)을 삽입하는 것도 가능해진다. 이렇게 형성한 경우에도 해당 돌출편(22)의 돌출 길이는, 상기 오목부(23)를 넘어서 암컷측 접합부(21)의 외측면(26)에서 돌출하는 길이로 형성될 필요가 있다(도 2(B)). 게다가, 도 2(C)에 나타내는 바와 같이 돌출편(22)을 판재의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑함으로써 오목부(23)와 돌출편(22)의 틈새에 소성 변형한 돌출편(22)이 들어가고, 그리고 암컷측 접합부(21)의 외면 형상을 덮어 감싸면서 상기 제1의 실시형태에 나타낸 접합 구조와 마찬가지로 어느 방향으로도 빠져나갈 수 없는 접합 구조를 형성할 수 있다.
또한, 도 3은, 상기 제1의 실시형태의 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법에 관한 제3의 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내는 공정도이다. 특히, 이 실시형태에 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조에서는, 크림핑한 돌출부의 소성 변형 부분이 암컷측 접합부(31)의 외면에서 돌출되기 어렵게 구성한 실시형태를 나타내고 있다. 즉, 이 실시형태와 관련한 암컷측 접합부(31)는 상기 오목부(33) 또는 구멍부에 있어서 수컷측 접합부(30)의 돌출편(32)이 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 오목부(13) 또는 구멍부의 주위에는 해당 압연된 돌출편(32)을 수용하는 패임(또는 구멍)(37)을 형성하고 있다. 특히 본 실시형태에서는 해당 압연된 돌출편(32)을 수용하기 위한 패임(37)을 형성하고 있으며, 소성 변형한 돌출편(32)은 해당 패임(37)에 수용되므로 접합 후에도 크림핑한 돌출편(32)의 튀어나옴 양을 줄인 금속 판재의 크림핑 접합 구조를 실현할 수 있다. 관련한 패임(37)은 절삭 가공에 의해서 형성하는 외에 프레스 가공, 특히 해당 판재를 모형틀 빼기 시의 프레스 가공에 의해 형성할 수 있다. 또, 이 도 3에 있어서, 도 1과 같은 기능을 하는 부재는, 부호에 20을 가산해서 도면에 표시하고 있다.
도 4는 상기 실시형태 1과 관련하여, 오목부(43)의 형상 및 돌출편(42)의 형상을 바꾼 제4의 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내고 있다. 즉 이 실시형태와 관련한 접합 구조에 있어서 암컷측 접합부에 형성되는 오목부(43)는 돌출편(42)이 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 내벽면을 움푹 패이게 하고, 이로 인해 오목부(43)의 개구측으로 돌출하는 빠짐 방지부(45)를 형성한다. 이 제4 실시형태에도 나타내는 바와 같이, 상기 암컷측 접합부(41)에 형성되는 오목부(43)는, 적어도 판재의 단부 또는 테두리부에서의 개구측이 조이도록 빠짐 방지부(45)를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 빠짐 방지부(45)를 형성함으로써 암컷측 접합부(41)뿐만 아니라 수컷측 접합부(40)도 접합부에서 빠져나오지 않도록 할 수 있다.
한편, 이러한 빠짐 방지부(45)를 형성하지 않는 경우에는, 상기 돌출편(42)의 크림핑 부분에 의해 결합 상태가 유지되게 된다. 그 결과, 암컷측 접합부(41)가 형성되어 있는 판재의 빠짐을 저지할 수 있다. 따라서, 해당 빠짐 방지부(45)는 수컷측 접합부(40)를 형성하고 있는 판재의 빠짐을 저지할 필요성에 따라서 임의로 형성할 수 있다. 또, 이 도 4에 있어서, 도 1과 동일 기능을 하는 부재는, 부호에 30을 가산해서 도면에 표시하고 있다.
도 5는, 암컷측 접합부(51)에 구멍부(53)를 형성한 제5의 실시형태와 관련한 금속 판재의 크림핑 접합 구조 및 금속 판재의 접합 방법을 나타내고 있다. 즉, 이 실시형태에 관련한 암컷측 접합부(51)에는, 수컷측 접합부(50)에 형성된 돌출편(52)이 삽입되는 구멍부(53)를 형성하고 있다. 본 실시형태에서는, 해당 구멍부(53)를 사각 구멍으로서 형성하고 있는데(도 5(A)), 그 밖의 형상이라도 좋고, 돌출편(12)의 단면(端面) 형상과의 관계에서 적절하게 변경할 수 있다. 본 실시형태에서는 수컷측 접합부(50)에는 입방체 형상으로 돌출하는 돌출편(52)을 형성하고 있어서, 구멍부(53)는 이것을 수용 가능한 사각 구멍으로서 형성하고 있다. 그리고, 판재의 접합에 있어서는 수컷측 접합부(50)의 돌출편(52)을 암컷측 접합부(51)의 구멍부(53)에 삽입하고(도 5(B)), 암컷측 접합부(51)의 외측면(56)에서 돌출해 있는 부분을 판재의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑한다(도5(C)). 이에 따라, 해당 돌출편(52)은 구멍부(53)를 넘어서 암컷측 접합부(51)의 바깥면을 덮고, 이에 따라 양자의 접합을 실현할 수 있다.
이 제5 실시형태에 나타내는 바와 같이 암컷측 접합부(51)에 구멍부(53)를 형성한 경우에는 해당 구멍부(53)에 삽입한 돌출편(52)이 빠져나가는 일은 없기 때문에, 상기 빠짐 방지부를 형성할 필요는 없다. 다만, 돌출편(52)의 크림핑 시에 있어서 임의의 영역에 크림핑 시의 힘을 집중시키는 것을 목적으로서, 상기 빠짐 방지부를 구멍부(53)의 내벽면에 형성할 수도 있다. 즉, 수컷측 접합부(50)의 돌출편(52)이 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 내벽면을 경사시켜 형성해 두면, 크림핑 시의 힘을 집약할 수 있으며, 이에 의해 크림핑의 힘을 배가시킬 수 있다. 또한, 이 도 5에 있어서, 도 1과 동일 기능을 하는 부재는, 부호에 40을 가산해서 도면에 표시하고 있다.
상기의 실시형태에서는, 두 개의 판재의 접합 상태를 예로 설명하였는데, 이것은 하나의 부재에서의 두 개 부분의 접합이라도 좋다. 또 각 접합부에, 돌출편과 오목부(또는 구멍부)의 결합을 1세트씩 형성한 예를 나타내고 있는데, 각 접합부에 2세트 이상 형성할 수도 있고, 또 각 돌출편과 오목부(또는 구멍부)의 결합별로 그 크기나 형상을 다르게 할 수도 있다.
그리고 상술한 크림핑 접합 구조와 접합 방법은, 금속 판재의 굽힘 가공에서의 일련의 동작에 있어서 실시할 수도 있다.
도 6은, 금속 판재의 굽힘 가공시의 분해 사시도이며, 도 7은 금속 판재의 굽힘 가공과 일련으로 접합 공정을 나타내는 공정도이다. 특히, 이 실시형태와 관련한 굽힘 공정은, 금속 판재를 구부린 일련의 흐름으로 서로 마주하는 접합 부분을 크림핑 접합하는 접합 방법을 나타내고 있다.
즉, 이 실시형태에서는 금속 판재의 크림핑 접합 구조에 의한 금속 판재의 접합 방법이며, 해당 금속 판재를 두께 방향으로 구부려 가공하는 굽힘 공정을 포함하고, 상기 수컷측 접합부(10)와 암컷측 접합부(11)는 굽힘 가공에 의해 서로 마주하는 데두리부에 각각 형성되어 있다. 상기 굽힘 공정에 의해 상기 수컷측 접합부(10)의 돌출편(12)이 상기 암컷측 접합부(11)의 오목부(13)(또는 구멍부)에 수용된다. 그리고, 굽힘 공정에 이어지는 크림핑 공정에서 상기 암컷측 접합부(11)의 오목부(13)(또는 구멍부)에 수용된 수컷측 접합부(10)의 돌출편(12)을 해당 돌출편(12)의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑해서 상기 암컷측 접합부(11)의 오목부(13) 또는 구멍부의 주위에 압연하는 금속판의 굽힘·크림핑 공정을 포함한 금속 판재의 접합 방법이다.
이 굽힘 공정과 크림핑 공정은 각각 다른 공정에서 행하고, 굽힘 공정을 한 가공 대상물을 가공기 등에서 꺼내고, 그 뒤 크림핑 장치 내지는 기구에서 공정을 수행할 수도 있지만, 바람직하게는 양자를 일련의 동작으로 수행한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 도 6 및 7에 나타내는 바와 같이 상기 굽힘 가공을 금형 프레스 가공에 의해 수행하고, 상기 크림핑 공정은 상기 금형 프레스 가공에서의 금형으로 수행하는 것이 바람직하다.
즉, 도 6에 나타내는 바와 같이, 금속 판재를 접어 구부리기 위한 수용부(62)를 형성한 암컷형 금형(61) 위에, 가공 대상이 되는 금속 판재(60)를 설치한다. 이 금속 판재(60)는 프레스 가공이나 절삭 가공에 의해 형성할 수 있고, 적어도 프레스에 의해 절곡 가공이 가능한 경도 및 두께로 형성한다. 본 실시형태에 있어서, 이 금속 판재(60)는 접어 구부러져 박스체를 형성하도록 형성되어 있으며, 직사각형의 바닥판 구성부(60a) 및 해당 바닥판 구성부(60a)의 사방에 돌출한 측벽 구성부(60b)로 이루어져 있다. 그리고 각 측벽 구성부(60b)에는 상기 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)를 형성하고 있다. 본 실시형태에서는 바닥판 구성부(60a)를 통해서 대향하는 측벽 구성부(60b)에, 각각 동일 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)를 형성하고 있다. 다만, 절곡 가공에 의해 서로 마주하는 테두리부들에 상호 대응하는 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)가 존재하면 좋고, 각 결합별로 다른 형상, 및/또는 다른 크기로 형성할 수도 있다.
본 실시형태에서는, 상기와 같이 바닥판 구성부(60a)를 통해서 대향하는 측벽 구성부(60b)에, 각각 동일 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)를 형성하고 있다. 이렇게 배치함으로써 후술하는 도 8에 나타내는 바와 같이, 각 측벽 구성부(60b)의 절곡 타이밍을 조정함으로써 돌출편(12)을 확실하게 오목부(13)(또는 구멍부)에 삽입하는 것이 가능해진다.
그리고 상기와 같이 구성된 금속 판재(60)는, 암컷형 금형(61) 위에 설치되어 바닥판 구성부(60a)를 수컷형 금형(65)으로 압박함으로써 굽힘 가공을 수행할 수 있다. 관련한 암컷형 금형(61)과 수컷형 금형(65)의 제조는 상법에 따라서 제조할 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면서 이 실시형태에 관련한 금속 판재(60)의 굽힘·접합 가공을 차례로 설명한다. 이 도 7에서는 이해를 쉽게 하기 위해 암컷형 금형(61)을 단면도로 나타냈다. 우선, 상기와 같이 프레스에 의한 펀칭이나 절삭 등에 의해 형성한 가공 대상물(금속 판재(60))을 암컷형 금형(61) 위에 설치한다(도 7(A)). 그리고 바닥판 구성부(60a)를 수컷형 금형(65)으로 밀어넣음으로써, 해당 가공 대상물은 수컷-암컷 금형 사이에 끼워져 굽힘 가공이 수행된다(도 7(B)). 이 굽힘 가공이 진행됨으로써 각 측벽 구성부(60b)에 형성되어 있는 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)는 서로 결합하여, 즉 돌출부가 오목부(13)(또는 구멍부) 내에 삽입된다(도7(C)). 이때, 상기 돌출편(12)은, 오목부(13)(또는 구멍부)에서 튀어나온 상태로 존재한다. 그리고, 다시 수컷형 금형(65)을 암컷형 금형(61)에 밀어넣음으로써, 상기 튀어나온 상태로 존재하는 돌출편(12)은 암컷형 금형(61)의 상면에 접촉하여 해당 암컷형 금형(61)의 상면에 의해서 크림핑 변형된다(도7(D)). 이로써 해당 돌출편(12)은 암컷측 접합부의 외측면(16)을 덮도록 소성 변형하고, 이에 의해 암컷측 접합부(11)가 빠져나가는 것을 저지할 수 있다. 그리고, 수컷형 금형(65)을 후퇴시켜서, 암컷형 금형(61)에서 해당 가공 대상물을 꺼내면, 굽힘 공정을 수행하기 위한 1회의 프레스 가공에 의해서, 크림핑 접합까지 완료된 가공품을 제조할 수 있다(도7(E)).
따라서, 이러한 굽힘·접합 공정을 실시하기 위해서 수컷·암컷의 금형의 개구부(62)는, 상기 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)가 형성된 깊이까지 가공 대상물을 수용할 수 있도록 형성하는 것이 바람직하며, 그리고 해당 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)의 형성 위치를 넘어서 프레스 하는 일이 없도록 형성하는 것이 바람직하다.
도 8은, 다른 암컷형 금형(61)을 이용한 (A)금속 판재의 굽힘 가공시의 분해 사시도, (B)측면도이다. 이 도면에 나타내는 금속 판재의 굽힘·접합 가공은 특히 돌출편(12) 및/또는 오목부(13)(또는 구멍부)의 결합을 더 정확하게 실시하기 위한 실시형태이다.
즉, 본 실시형태에서는, 암컷형 금형(61)에 형성된 수용부(62)의 상단은, 오목부(13)(또는 구멍부)가 형성되어 있는 암컷측 접합부(11)를 구비한 측벽 구성부 (60b)의 절곡 테두리(63)가, 돌출편(12)이 형성되어 있는 수컷측 접합부(10)를 구비하는 측벽 구성부(60b)의 절곡 테두리(64)보다 한 단계 내려가게 형성되어 있다. 이렇게 형성한 결과, 도 8(B)에 나타내는 바와 같이 절곡 가공 당초는 돌출편(12)이 형성되어 있는 측벽 구성부(60b)가 먼저 절곡되고, 이에 따른 높이만큼(H)만 먼저 일어선다. 그리고, 이를 뒤쫓듯이 해서 오목부(13)(또는 구멍부)가 형성되어 있는 측벽 구성부(60b)가 절곡되어서 일어설 수 있다. 그 결과, 굽힘 가공이 종료해서 일어선 상태의 측벽 구성부(60b)에 형성된 돌출편(12)에 대해서 나중에 일어난 측벽 구성부(60b)에 형성된 오목부(13)(또는 구멍부)가 들어갈 수 있어서, 돌출편(12)과 오목부(13)(또는 구멍부)의 결합을 확실하게 할 수 있다. 그 후는 상기 도7(C)~(E)의 조작에 의해 굽힘 공정을 수행하기 위한 1회의 프레스 가공에 의해 굽힘·접합 가공을 수행할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 수컷측 접합부(10)의 돌출편(12)을, 금속 판재의 두께 방향에 교차하는 방향(바람직하게는 직행하는 방향)으로 크림핑함으로써, 해당 굽힘·접합 가공을 1회의 프레스 가공으로 수행할 수 있다.
그리고 이렇게 형성한 크림핑 접합 구조의 파괴 강도는, 굽힘 가공만 했을 경우보다 더 강하게 할 수 있다. 예를 들면, 판 두께가 1.0mm인 금속 판재를 사용해서 단순하게 굽힘 가공을 시행한 경우에는 금방 변형된 것의 파괴 강도는 측정 불능이었지만, 본 실시형태와 관련한 굽힘·접합 가공(판 두께 1.0mm)을 수행한 경우에는, 크림핑 시에 암컷측 접합부의 외면을 덮는 길이(크리핑 여유분)가 0.5mm에서는 2020N이 되었다. 이 값은 굽힘 가공 후에 포인트 용접했을 경우의 파괴 강도가 3440N이었음을 고려하면, 본 실시형태에서 접합 구조의 강도가 높아져 있음을 확인하였다.
또한, 본 실시형태에 관련한 굽힘·접합 가공에 따르면, 굽힘 가공 후의 용접 공정을 생략할 수 있다. 그 결과, 숙련된 용접 기술자 없이도 제조 가능해지고 공사 기간도 단축할 수 있다. 또 용접 개소를 마련할 필요가 없기 때문에 방청도료 등의 방청 가공을 악화시킬 염려도 없고 사용 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 금속 판재의 크림핑 접합 구조, 및 접합 방법은, 금속 판재의 접합 공정뿐만 아니라 금속 판재와 다른 부재의 접합 등, 여러 분야에서 이용할 수 있다.
10, 20, 30, 40, 50; 수컷측 접합부
11, 21, 31, 41, 51; 암컷측 접합부
12, 22, 32, 42, 52; 돌출편
13, 23, 33, 43; 오목부
53; 구멍부
14, 24, 34, 44; 개구부
16, 26, 36, 46, 56; 외측면
60; 금속 판재
60a; 바닥판 구성부
60b; 측벽 구성부
61; 암컷형 금형
62; 금형 수용부
65: 수컷형 금형

Claims (5)

  1. 금속 판재의 단부(端部) 또는 테두리부(緣部)에서의 크림핑(crimping) 접합 구조이며,
    크림핑에 의해 접합하는 어느 단부 또는 테두리부는, 넓이 방향으로 돌출하는 돌출편을 갖춘 수컷측 접합부로서 형성되어 있고,
    상기 수컷측 접합부가 크림핑 접합되는 다른 쪽의 단부 또는 테두리부는, 상기 돌출편을 수용하는 오목부(凹部) 또는 구멍부(孔部)를 갖춘 암컷측 접합부로서 형성되어 있으며,
    상기 암컷측 접합부의 오목부(凹部) 또는 구멍부(孔部)에 수용되어 있는 수컷측 접합부의 돌출편은, 해당 돌출편의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑되어서, 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부의 주위로 압연(壓延)되는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 크림핑 접합 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 암컷측 접합부에 형성되는 오목부 또는 구멍부에서의 수컷측 접합부의 돌출부가 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 내벽면에는, 오목부 또는 구멍부의 내측을 향해 돌출하는 빠짐 방지부가 형성되어 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 암컷측 접합부에 형성되는 오목부 또는 구멍부에 있어서, 수컷측 접합부의 돌출부가 크림핑에 의해 압연되는 쪽의 오목부 또는 구멍부의 주위에는 해당 압연된 돌출부를 수용하는 패임(凹) 또는 구멍(孔)이 형성되어 있는 금속 판재의 크림핑 접합 구조.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 금속 판재의 크림핑 접합 구조에 의한 금속 판재의 접합 방법이며,
    해당 금속 판재를 두께 방향으로 절곡(折曲) 가공하는 굽힘 공정을 포함하고,
    상기 수컷측 접합부와 암컷측 접합부는, 굽힘 가공에 의해 서로 마주하는 테두리부에 각각 형성되어 있으며,
    상기 굽힘 공정에 의해, 상기 수컷측 접합부의 돌출편이 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용되고,
    상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부에 수용된 수컷측 접합부의 돌출편을 해당 돌출편의 두께 방향에 교차하는 방향으로 크림핑해서 상기 암컷측 접합부의 오목부 또는 구멍부의 주위에 압연하는 크림핑 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 판재의 접합 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 굽힘 가공은 금형 프레스 가공에 의해서 수행되고,
    상기 크림핑 가공은 상기 금형 프레스 가공에서의 금형으로 수행되는 금속 판재의 접합 방법.
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