KR20230051464A - 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법에 관한 것으로, 프레스 장치를 이용하여 선루프를 조립함에 있어서, 프레스 장치는, 하형부, 하형부의 상측에 배치되는 상형부 및 상형부의 내부에서 승강되는 프레스부를 포함하고, 하형부에 차량의 지붕에 장착되는 제1가공소재를 배치하고, 제1가공소재의 상측에 제1가공소재와 겹쳐지게 제2가공소재를 배치하는 소재 배치 단계, 제2가공소재의 상부에 배치되는 상형부의 내부에 리벳부를 인입하는 리벳부 인입 단계, 리벳부를 상형부의 내부에서 승강하는 프레스부로 가압하는 리벳부 가압 단계, 리벳부가 프레스부에 의해 가압되어, 겹쳐진 제1가공소재와 제2가공소재에 삽입 장착되는 리벳부 고정 단계 및 리벳부와 제1가공소재를 용접하는 용접 단계를 포함하고, 리벳부는, 프레스부에 의해 가압되고, 평탄한 상면부를 가지는 머리부, 및 머리부에서 하측으로 연장되고, 제2가공소재를 관통하여 제1가공소재의 내부에 삽입, 장착되는 다리부를 포함하며, 하형부는, 제1가공소재가 안착되는 하형본체부 및 하형본체부의 상면부 중 리벳부에 대응되는 위치에 함몰되게 형성되고, 바닥면이 평탄한 형상을 가지는 평탄홈부를 포함하고, 제1가공소재는, 제1가공소재본체부 및 리벳부 고정 단계에서 제1가공소재본체부의 일부가 리벳부의 다리부에 하향 가압되어 형성되고, 내부에 리벳부의 다리부가 삽입된 상태로 평탄홈부에 삽입되어 하향 돌출된 형상을 가지되, 하부가 평탄홈부의 바닥면과 접하여 평탄한 형상을 가지는 돌출평탄부를 포함하며, 용접 단계는, 평면 형태의 단부를 가지는 제1용접팁을 리벳부의 머리부에 면접촉시키고, 평면 형태를 가지는 제2용접팁을 제1가공소재의 돌출평탄부에 면접촉시키는 단계 및 제1용접팁과 제2용접팁을 통해 리벳부와 제1가공소재에 전류를 인가하여 돌출평탄부의 내부에 삽입된 리벳부의 다리부와 제1가공소재간의 용접부를 형성하며 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법{ASSEMBLING METHOD OF LIGHTWEIGHT SUNROOF ASSEMBLY USING PRESS DEVICE}
본 발명은 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선루프에 스틸 가공소재와 알루미늄 가공소재의 이종 가공소재를 일체로 결합시키는 경량 선루프 조립방법에 관한 것이다.
최근 자동차 차체의 구성은 연비 향상을 위해 경량재료의 적용이 증가하고 있다. 이러한 경량재료의 증가에 따라서 서로 다른 이종가공소재, 예를 들어 알루미늄 가공소재와 스틸 가공소재 등의 조합이 많아지고 있지만, 이러한 조합의 강종에 용접을 적용하면, 갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)으로 인한 품질문제가 발생한다.
이에 업계에서는 레이저 브레이징 방식(Laser Brazing), 구조용 접착제를 이용한 본딩 방식이나 셀프 피어싱 리벳(SPR, Self Piercing Rivet)과 같은 체결부품을 이용한 기계적인 접합 방식의 매우 제한적인 접합 방식으로서 이종가공소재를 접합하고 있다.
그러나 레이저 브레이징 방식의 경우에는 이종가공소재 간 반응층의 형성으로 인해 접합강도가 약하다는 단점이 있다. 또한, 구조용 접착제를 이용한 본딩 방식은 접착제의 경화 시간이 길어 공정 관리 면에서 불리하고, 재료비가 증가하며, 접합 강도가 약하다는 단점이 있다. 그리고 셀프 피어싱 리벳과 같은 체결부품을 이용한 기계적인 접합 방식은 갈비닉 부식(전위차 부식)으로 인한 품질문제가 발생할 수 있고, 하드웨어 비용이 증가하며, 가공소재의 강도에 따라 제한이 있는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1864034호(2018.05.28 등록, 발명의 명칭: 선루프 조립체)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 선루프에 스틸 가공소재와 알루미늄 가공소재의 이종 가공소재를 일체로 결합시키는 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법은, 프레스 장치를 이용하여 선루프를 조립함에 있어서, 상기 프레스 장치는, 하형부; 상기 하형부의 상측에 배치되는 상형부; 및 상기 상형부의 내부에서 승강되는 프레스부;를 포함하고, 상기 하형부에 차량의 지붕에 장착되는 제1가공소재를 배치하고, 상기 제1가공소재의 상측에 상기 제1가공소재와 겹쳐지게 제2가공소재를 배치하는 소재 배치 단계; 상기 제2가공소재의 상부에 배치되는 상기 상형부의 내부에 리벳부를 인입하는 리벳부 인입 단계; 상기 리벳부를 상기 상형부의 내부에서 승강하는 상기 프레스부로 가압하는 리벳부 가압 단계; 상기 리벳부가 상기 프레스부에 의해 가압되어, 겹쳐진 상기 제1가공소재와 상기 제2가공소재에 삽입 장착되는 리벳부 고정 단계; 및 상기 리벳부와 상기 제1가공소재를 용접하는 용접 단계;를 포함하고, 상기 리벳부는, 상기 프레스부에 의해 가압되고, 평탄한 상면부를 가지는 머리부; 및 상기 머리부에서 하측으로 연장되고, 상기 제2가공소재를 관통하여 상기 제1가공소재의 내부에 삽입, 장착되는 다리부;를 포함하며, 상기 하형부는, 상기 제1가공소재가 안착되는 하형본체부; 및 상기 하형본체부의 상면부 중 상기 리벳부에 대응되는 위치에 함몰되게 형성되고, 바닥면이 평탄한 형상을 가지는 평탄홈부;를 포함하고, 상기 제1가공소재는, 제1가공소재본체부; 및 상기 리벳부 고정 단계에서 상기 제1가공소재본체부의 일부가 상기 리벳부의 다리부에 하향 가압되어 형성되고, 내부에 상기 리벳부의 다리부가 삽입된 상태로 상기 평탄홈부에 삽입되어 하향 돌출된 형상을 가지되, 하부가 상기 평탄홈부의 바닥면과 접하여 평탄한 형상을 가지는 돌출평탄부;를 포함하며, 상기 용접 단계는, 평면 형태의 단부를 가지는 제1용접팁을 상기 리벳부의 머리부에 면접촉시키고, 평면 형태를 가지는 제2용접팁을 상기 제1가공소재의 돌출평탄부에 면접촉시키는 단계; 및 상기 제1용접팁과 상기 제2용접팁을 통해 상기 리벳부와 상기 제1가공소재에 전류를 인가하여 상기 돌출평탄부의 내부에 삽입된 상기 리벳부의 다리부와 상기 제1가공소재간의 용접부를 형성하며 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 리벳부는, 상기 다리부의 단부 내측에서 상기 머리부 측을 향해 상향 경사지게 형성되는 경사부;를 더 포함하고, 상기 다리부는 상기 머리부에 복수개가 상기 머리부의 원주방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
상기 리벳부와 상기 제1가공소재는 저항 엘리먼트 용접에 의해 접합될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이종 재질로 형성되는 제1가공소재와 제2가공소재가 리벳부에 의해 견고하게 결합 상태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1가공소재가 알루미늄 재질로 형성되어 제품의 무게를 감소시키면서, 제2가공소재가 스틸 재질로 형성되어 설정 강도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 프레스 장치에 제1가공소재와 제2가공소재가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 사시단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체에서 리벳부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체에서 리벳부를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에서 프레스 장치에 제1가공소재와 제2가공소재가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 가압되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 삽입 장착되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재가 겹쳐진 상태에서 제1용접팁과 제2용접팁이 접촉되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에서 제1용접팁과 제2용접팁이 제1가공소재와 제2가공소재를 용접하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에서 보강패널부와 루프부가 리벳부에 의해 접합되는 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 12는 도 11의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 13은 도 11의 "B"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 14는 도 11의 "C"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립방법을 개략적으로 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 경량 선루프 조립체 및 경량 선루트 조립방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 프레스 장치에 제1가공소재와 제2가공소재가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 사시단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체에서 리벳부를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체에서 리벳부를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에서 프레스 장치에 제1가공소재와 제2가공소재가 배치된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 가압되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 삽입 장착되는 것을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재에 리벳부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 사시단면도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에서 제1가공소재와 제2가공소재가 겹쳐진 상태에서 제1용접팁과 제2용접팁이 접촉되는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에서 제1용접팁과 제2용접팁이 제1가공소재와 제2가공소재를 용접하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에서 보강패널부와 루프부가 리벳부에 의해 접합되는 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 12는 도 11의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 13은 도 11의 "B"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 14는 도 11의 "C"를 개략적으로 나타내는 부분 확대도이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립방법을 개략적으로 나타내는 플로우 차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체 제작을 프레스장치는 하형부(100), 상형부(200), 프레스부(300)를 포함한다.
하형부(100)는 일면(도 1 기준 상측면)에 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)가 배치될 수 있는 공간을 제공한다. 하형부(100)에 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 겹치게 배치된다.
상형부(200)는 하형부(100)의 상측에 배치되는 것으로, 하형부(100)에 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)가 배치될 수 있도록 상하로 승강 가능하게 배치된다. 상형부(200)의 내부 공간에 리벳부(30)가 삽입 수용된다.
프레스부(300)는 상형부(200)의 내부에서 승강하게 형성된다. 프레스부(300)는 상하로 승강되면서 상형부(200) 내부에 수용된 리벳부(30)를 가압하여, 리벳부(30)가 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)를 일체로 결합시킨다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체는 제1가공소재(10), 제2가공소재(20), 리벳부(30)를 포함한다.
제1가공소재(10)는 하형부(100)에 배치되고, 차량의 지붕에 장착된다. 제2가공소재(20)는 제1가공소재(10)의 상측에 겹쳐지게 배치된다. 본 발명에서 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 각각 차량의 지붕에 장착되는 선루프의 형상으로 이룬다.
리벳부(30)는 하형부(100)의 상부에 배치된 상형부(200)에서 승강하는 프레스부(300)에 의해 가압된다. 프레스부(300)는 상형부(200)의 내부에서 승강되면서 리벳부(30)를 가압한다. 리벳부(30)는 프레스부(300)의 가압에 의해 겹쳐진 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입 장착된다. 리벳부(30)의 결합에 의해 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 일체를 이루게 된다.
본 발명에서 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 동종 또는 이종 재질로 이루어진다. 즉 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 둘다 동종 재질은 알루미늄으로 이루어지거너, 동종 재질은 스틸재질로 이루어진다. 또는 제1가공소재(10)는 스틸 재질을 포함하여 이루어지고, 제2가공소재(20)는 알루미늄 재질을 포함하여 이종 재질로 이루어진다. 리벳부(30)는 스틸 재질을 포함하여 이루어진다. 제1가공소재(10)는 마그네슘 등 다른 경금속 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에서 선루프를 형성하는 제1가공소재(10)가 스틸 재질을 포함하여 이루어져, 선루프에 설정 강도와 경도를 제공하여 차량의 안정성을 유지할 수 있다. 또한 선루프를 형성하는 제2가공소재(20)가 알루미늄 등의 경금속 재질을 포함하여 이루어져, 선루프가 경량을 이루게 하여 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 리벳부(30)는 머리부(31), 다리부(33), 경사부(35)를 포함한다. 머리부(31)는 프레스부(300)에 의해 가압되는 것으로, 원형으로 형성된다.
다리부(33)는 머리부(31)에서 하측(도 2 기준)으로 연장되고, 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입된다. 다리부(33)는 머리부(31)에서 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20) 측으로 연장 형성된다. 다리부(33)는 프레스부(300)의 가압에 의해 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입된다.
다리부(33)는 머리부(31)에 복수개가 머리부(31)의 원주방향을 따라 연장 형성된다. 다리부(33)는 머리부(31)에서 균등 간격으로 머리부(31)의 원주방향을 따라 형성된다.
경사부(35)는 다리부(33)의 단부(도 3 기준 하단부) 내측에서 머리부(31) 측을 향해 상향 경사지게 형성된다. 경사부(35)가 다리부(33)의 단부 내측에서 머리부(31) 측을 향해 상향 경사지게 형성되어, 제2가공소재(20)와의 접촉 시 다리부(33)를 외측으로 벌어지게 가이드한다.
다리부(33)는 겹쳐진 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입 시, 경사부(35)에 의해 외측으로 벌려지면서 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 장착된다. 다리부(33)가 외측으로 벌려지면서 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입되는 접촉면적이 증가되어, 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)를 일체로 이루게 지지한다.
다리부(33)는 제2가공소재(20)를 관통하고, 제1가공소재(10)의 내부에 장착된다. 이때 제2가공소재(20)는 제1가공소재(10)보다 연성 및 전성이 큰 재질로 이루어져, 제2가공소재(20)가 다리부(33)의 삽입 시 변형된다. 즉 제2가공소재(20)는 알루미늄 재질을 포함하여 이루어지고, 제1가공소재(10)는 스틸 재질을 포함하여 이루어진다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량 선루프 조립체는 차량의 지붕에 장착되는 제1가공소재(10a)와, 제1가공소재(10a)에 겹쳐지게 배치되는 제2가공소재(20a)와, 제2가공소재(20a)에 삽입되고, 제1가공소재(10a)와 접하는 리벳부(30a)를 포함하고, 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)는 저항 엘리먼트 용접(REW, Resistance Element Welding)에 의해 접합된다. 하기에서 설명하는 본 발명의 다른 실시예에 따른 경량 선루프 조립체는 별도로 언급하지 않은 사항에 대해서는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립체의 설명으로 대신한다.
제1가공소재(10a)는 제2가공소재(20a)와 이종 재질로 형성되고, 리벳부(30a)와 동일 재질로 형성된다. 제1가공소재(10a)는 리벳부(30a)와 용접된다. 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)는 저항 엘리먼트 용접(REW, Resistance Element Welding)에 의해 용접 접합된다. 제1가공소재(10a)와 제2가공소재(20a)를 마주보게 하고, 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)에 전류를 인가하여 리벳부(30a)가 삽입 고정된 제2가공소재(20a)와 제1가공소재(10a)를 용접하여 접합시킨다.
즉, 제1가공소재(10a)와 제2가공소재(20a)를 겹친다. 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)에 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)을 각각 접촉시킨 후 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)에 전류를 인가하면, 리벳부(30)와 제1가공소재(10a)의 접촉 부위가 저항열과 가압력에 의해 용접부(W)가 형성되어 접합된다. 또한, 제1가공소재(10a)와 제2가공소재(20a)는 접착층에 의해 접착되거나 접착층 없이 용접부(W)만으로 접합될 수 있다.
제1용접팁(410)의 단부(도 9 기준 하단부)는 리벳부(30a)의 머리부(31a)에 면접촉되도록 평면 형태로 형성되고, 제2용접팁(420)의 단부(도 9 기준 상단부)는 제1가공소재(10a)의 표면에 면접촉되도록 평면 형태로 형성된다. 따라서, 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)이 리벳부(30a)의 머리부(31a)와 제1가공소재(10a)에서 미끄러지거나 용접축이 어긋나는 것을 방지할 수 있다. 나아가, 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)의 접합면적이 감소되는 것을 방지할 수 있으므로, 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)의 접합력을 상대적으로 증가시킬 수 있다.
제1가공소재(10a)가 리벳부(30a)와 용접되므로, 제1가공소재(10a)와 제2가공소재(20a)가 이종 재질로 형성되더라도 리벳부(30a)를 매개로 접합될 수 있다.
리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)는 동일 재질로 형성된다. 따라서, 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)가 서로 용융되면서 접합되므로, 접합력이 향상될 수 있다.
제1가공소재(10a)와 리벳부(30a)는 스틸 재질로 형성되고, 제2가공소재(20a)는 스틸 재질로 형성된다. 제1가공소재(10a)와 리벳부(30a)가 스틸 재질로 형성되고, 제2가공소재(20a)가 알루미늄 재질로 형성되어 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)에 의해 용접되므로, 제1가공소재(10a)와 제2가공소재(20a)가 리벳부(30a)에 의해 이종 재질로 형성되더라도 서로 접합될 수 있다. 또한, 제1가공소재(10a)가 스틸 재질로 형성되므로, 설정 강도를 확보할 수 있고, 제2가공소재(20a)가 알루미늄 재질로 형성되어 제품의 무게를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이종 소재의 접합 구조체가 차체 등에 적용되는 경우, 전기차와 같은 차량의 무게를 감소시킬 수 있다. 차량의 무게를 감소시킬 수 있으므로, 차량의 가격상승을 억제하면서도 부품 경쟁력을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 제2가공소재(20,20a)는 AL5052 또는 AL6063 중 어느 하나로 구성될 수 있고, 제1가공소재(10,10a)는 SPFC 980으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 이종 소재의 접합 구조체는 차체용 패널에 적용되는 것으로 한정되지 않고, 차체용 멤버 및 차체 프레임 등과 같은 각종 차체 구조물에 적용될 수 있다.
도 11 및 도 14를 참조하면, 본 발명에서 제1가공소재(10,10a)는 스틸 재질로 형성되는 차량의 루프부로 이루어지고, 제2가공소재(20,20a)는 스틸 또는 알루미늄 재질로 형성되는 보강패널부로 이루어지고, 제2가공소재(20,20a)로 이루어진 보강패널부의 일측 에지부에 복수의 리벳부(30,30a)를 관통 고정한다. 이때, 복수의 리벳부(30,30a)는 일렬로 배열되거나 일정한 구간에 불규칙적으로 배열될 수 있다.
동종 또는 이종 재질로 이루어진 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 리벳부(30)에 의해 셀프 피어싱 리벳 결합된다.
제2가공소재(20,20a)로 이루어진 보강패널부의 일측 에지부에 제1가공소재(10,10a)로 이루어진 루프부를 겹치고, 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)을 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)의 루프부에 접촉시킨 후 전류를 통전한다. 따라서, 복수의 리벳부(30a)와 제1가공소재(10a)의 루프부의 접촉 부위가 저항열에 의해 용융되면서 접합된다.
제1가공소재(10,10a)의 루프부와 제2가공소재(20,20a)의 보강패널부가 복수의 리벳부(30,30a)에 의해 서로 접합되므로, 루프부와 보강패널부의 접합 강도를 증대시키면서도 차량의 무게를 감소시킬 수 있다.
도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 경량 선루프 조립방법을 설명한다. 본 발명에 따른 경량 선루프 조립방법은 소재 배치 단계(S10), 리벳부 인입 단계(S20), 리벳부 가압 단계(S30)를 포함한다.
하기에서 설명하는 경량 선루프 조립방법에서 각 구성 요소의 작동 등은 상술한 경량 선루프 조립체의 설명으로 갈음한다.
소재 배치 단계(S10)는 하형부(100)에 차량의 지붕에 장착되는 제1가공소재(10)를 배치하고, 제1가공소재(10)의 상측에 제1가공소재(10)와 겹쳐지게 제2가공소재(20)를 배치한다.
리벳부 인입 단계(S20)는 하형부(100)의 상부에 배치되는 상형부(200)에 리벳부(30)가 인입된다.
리벳부 가압 단계(S30)는 리벳부(30)를 프레스부(300)로 가압한다. 리벳부 고정 단계(S40)는 리벳부(30)가 프레스부(300)에 의해 가압되어, 겹쳐진 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입 장착된다.
리벳부(30)는 하형부(100)의 상부에 배치된 상형부(200)에서 승강하는 프레스부(300)에 의해 가압된다. 프레스부(300)는 상형부(200)의 내부에서 승강되면서 리벳부(30)를 가압한다. 리벳부(30)는 프레스부(300)의 가압에 의해 겹쳐진 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)에 삽입 장착된다. 리벳부(30)의 결합에 의해 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 일체를 이루게 된다.
도 5, 도 6을 참조하여, 보다 구체적으로 설명하면, 하형부(100)는 하형본체부(110)의 상부에 평탄홈부(120)가 형성된 구조를 가진다. 하형본체부(110)는 하형부(100)의 기본골조를 이루는 장치부로, 상부에 제1가공소재(10)가 안착된다. 평탄홈부(120)는 하형본체부(110)의 상면부 중 리벳부(30)에 대응되는 위치에 하측으로 함몰되게 형성되고, 바닥면이 평탄한 형상을 가진다.
제1가공소재(10)는 리벳부 고정 단계(S40)를 거치면서 리벳부(30)의 다리부(33)에 의해 하향 가압되어, 리벳부(30)에 대응되는 일부가 하향 돌출된 형상을 가지게 된다. 본 발명의 설명에서는 제1가공소재(10)의 기본 골조 또는 본체를 이루는 부분을 제1가공소재본체부(11), 제1가공소재본체부(11) 중 하향 돌출되게 변형된 부분을 돌출평탄부(12)로 구분하여 명칭하기로 한다.
돌출평탄부(12)는 제1가공소재본체부(11)의 일부가 리벳부(30)의 다리부(33)에 의해 하향 가압되면서, 하측의 평탄홈부(120)에 삽입되어 형성된다. 이때, 돌출평탄부(12)의 하부는 평탄홈부(120)의 바닥면과 접하여 평탄한 형상을 가진다. 또한, 돌출평탄부(12)의 내부에는 리벳부(30)의 다리부(33)가 삽입된 상태가 된다.
리벳부 고정 단계(S40)가 완료된 상태에서 제1가공소재(10), 제2가공소재(20), 리벳부(30)는 도 7, 도 8에 도시된 바와 같이 상호 결합된 상태가 된다. 제1가공소재(10), 제2가공소재(20), 리벳부(30)가 결합된 결합체의 최상부에 위치되는 리벳부(30)의 머리부(31)는 평탄한 상면부 형상을 가지며, 그 결합체의 최하부에 위치되는 돌출평탄부(12)는 평탄한 저면부 형상을 가진다.
본 발명에 따른 경량 선루프 조립방법은 용접 단계(S50)를 더 포함한다. 본 발명에 따른 용접 단계(S50)는 동종 재질로 이루어진 리벳부(30)와 제1가공소재(10)를 용접한다.
용접 단계(S50)에서 리벳부(30)와 제1가공소재(10)에 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)을 각각 접촉시킨 후 리벳부(30)와 제1가공소재(10)에 전류를 인가하면, 리벳부(30)와 제1가공소재(10)의 접촉 부위가 저항열과 가압력에 의해 용접부(W)가 형성되어 접합된다. 또한, 제1가공소재(10)와 제2가공소재(20)는 접착층에 의해 접착되거나 접착층 없이 용접부(W)만으로 접합될 수 있다.
리벳부(30)와 제1가공소재(10)에 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)을 각각 접촉시킴에 있어서는, 평면 형태의 하단부를 가지는 제1용접팁(410)을 평탄한 상면부 형상을 가지는 리벳부(30)의 머리부(31)에 면접촉시키고, 평면 형태의 상면부를 가지는 제2용접팁(420)을 평탄한 저면부 형상을 가지는 제1가공소재(10)의 돌출평탄부(12)에 면접촉시킨다. 여기서, 제1용접팁(410), 제2용접팁(420)은 도 9, 도 10에 도시된 제1용접팁(410), 제2용접팁(420)을 적용할 수 있다.
리벳부(30)와 제1가공소재(10)에 전류를 인가하여 용접함에 있어서는, 제1용접팁(410)과 제2용접팁(420)을 통해 리벳부(30)의 머리부(31)와 제1가공소재(10)의 돌출평탄부(12)에 전류를 인가하여, 돌출평탄부(12)의 내부에 삽입된 리벳부(30)의 다리부(33)와 제1가공소재(10)간의 용접부(W)를 형성하며, 리벳부(30)와 제1가공소재(10)를 상호 접합한다.
본 발명에 따른 경량 선루프 조립방법에 의하여 이종 소재로 이루어진 경량 선루프를 조립할 수 있다.
본 발명에 따르면, 이종 재질로 형성되는 제1가공소재와 제2가공소재가 리벳부에 의해 견고하게 접합 상태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 제1가공소재가 알루미늄 재질로 형성되어 제품의 무게를 감소시키면서, 제2가공소재가 스틸 재질로 형성되어 설정 강도를 확보할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10, 10a: 제1가공소재 20, 20a: 제2가공소재
30, 30a: 리벳부 100: 하형부
200: 상형부 300: 프레스부
410: 제1용접팁 420: 제2용접팁

Claims (3)

  1. 프레스 장치를 이용하여 선루프를 조립함에 있어서,
    상기 프레스 장치는,
    하형부;
    상기 하형부의 상측에 배치되는 상형부; 및
    상기 상형부의 내부에서 승강되는 프레스부;를 포함하고,
    상기 하형부에 차량의 지붕에 장착되는 제1가공소재를 배치하고, 상기 제1가공소재의 상측에 상기 제1가공소재와 겹쳐지게 제2가공소재를 배치하는 소재 배치 단계;
    상기 제2가공소재의 상부에 배치되는 상기 상형부의 내부에 리벳부를 인입하는 리벳부 인입 단계;
    상기 리벳부를 상기 상형부의 내부에서 승강하는 상기 프레스부로 가압하는 리벳부 가압 단계;
    상기 리벳부가 상기 프레스부에 의해 가압되어, 겹쳐진 상기 제1가공소재와 상기 제2가공소재에 삽입 장착되는 리벳부 고정 단계; 및
    상기 리벳부와 상기 제1가공소재를 용접하는 용접 단계;를 포함하고,
    상기 리벳부는,
    상기 프레스부에 의해 가압되고, 평탄한 상면부를 가지는 머리부; 및
    상기 머리부에서 하측으로 연장되고, 상기 제2가공소재를 관통하여 상기 제1가공소재의 내부에 삽입, 장착되는 다리부;를 포함하며,
    상기 하형부는,
    상기 제1가공소재가 안착되는 하형본체부; 및
    상기 하형본체부의 상면부 중 상기 리벳부에 대응되는 위치에 함몰되게 형성되고, 바닥면이 평탄한 형상을 가지는 평탄홈부;를 포함하고,
    상기 제1가공소재는,
    제1가공소재본체부; 및
    상기 리벳부 고정 단계에서 상기 제1가공소재본체부의 일부가 상기 리벳부의 다리부에 하향 가압되어 형성되고, 내부에 상기 리벳부의 다리부가 삽입된 상태로 상기 평탄홈부에 삽입되어 하향 돌출된 형상을 가지되, 하부가 상기 평탄홈부의 바닥면과 접하여 평탄한 형상을 가지는 돌출평탄부;를 포함하며,
    상기 용접 단계는,
    평면 형태의 단부를 가지는 제1용접팁을 상기 리벳부의 머리부에 면접촉시키고, 평면 형태를 가지는 제2용접팁을 상기 제1가공소재의 돌출평탄부에 면접촉시키는 단계; 및
    상기 제1용접팁과 상기 제2용접팁을 통해 상기 리벳부와 상기 제1가공소재에 전류를 인가하여 상기 돌출평탄부의 내부에 삽입된 상기 리벳부의 다리부와 상기 제1가공소재간의 용접부를 형성하며 접합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리벳부는,
    상기 다리부의 단부 내측에서 상기 머리부 측을 향해 상향 경사지게 형성되는 경사부;를 더 포함하고,
    상기 다리부는 상기 머리부에 복수개가 상기 머리부의 원주방향을 따라 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리벳부와 상기 제1가공소재는 저항 엘리먼트 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치를 이용한 경량 선루프 조립방법.
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