KR101667260B1 - 리벳형 너트 접합장치 및 이를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체 - Google Patents

Abstract

리벳형 너트 접합장치가 개시된다. 개시된 리벳형 너트 접합장치는 너트부와 리벳부를 포함하는 리벳형 너트를 적어도 하나 이상의 판재에 리벳팅 접합하기 위한 것으로서, 판재에 가공된 가공홀로 삽입되는 리벳부의 성형을 유도하기 위한 성형 골을 지니며 판재를 지지하는 엔빌 다이와, 엔빌 다이에 대해 왕복 이동 가능하게 설치되며 리벳형 너트를 판재의 가공홀을 통해 엔빌 다이 측으로 가압하는 가압 툴을 포함하며, 리벳형 너트가 접합되는 가공홀의 가장자리 부분을 가압 툴 측으로 볼록하게 절곡 포밍하기 위해, 엔빌 다이의 성형 골 가장자리 부분에 돌기부를 형성하고, 돌기부에 대응하는 오목부를 가압 툴에 형성할 수 있다.

Description

리벳형 너트 접합장치 및 이를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체 {JOINT DEVICE FOR RIVET TYPE NUT AND JOINT STRUCTURE WITH THE SAME}

본 발명의 실시 예는 리벳형 너트 접합장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리벳형 너트를 패널 등과 같은 모재에 기계적인 접합 방식으로 접합하는 리벳형 너트 접합장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에서 이종소재로 이루어지는 각종 차체 패널의 기계적 체결은 웰드너트(weld nut)와 볼트를 이용하여 다른 부품과의 연결을 정확하고 견고하게 한다.

이러한 기계적 체결법은 반드시 용접이 가능한 단품패널 상의 일측에 가공된 홀을 기준으로 웰드너트를 위치시킨 후, 프로젝션 용접기 등을 이용하여 이를 용접해야 하는 용접 공정이 선행되어야 하는 단점이 있다.

또한, 프로젝션 용접을 통해 용접되는 웰드너트가 스틸소재에 국한되어 있는 바, 스틸소재를 갖는 한 장 또는 두 장의 중첩된 스틸 판재에서 너트를 통전시켜 접합해야만 하지만, 통전면의 형상과 통전 전류, 전압값, 및 가압력의 제어가 어렵게 된다.

한편, 최근에는 차체의 경량화 추세에 따라 알루미늄과 같은 비철금속재가 적용되고 있는데, 차체의 소재로 상기 알루미늄만 적용할 부분이 있고, 알루미늄과 스틸을 동시에 적용할 부분이 있기 때문에 알루미늄과 스틸로 형성되는 이종소재의 판재에는 프로젝션 용접을 통한 웰드너트의 장착이 어려워 별도의 너트 장착방법이 요구되고 있는 실정이다.

이에 따라, 웰드너트의 단점을 해소하기 위하여 기계적 체결법으로 리벳이음이나 스크루에 의한 체결법이 적용되고 있으나, 상기한 리벳이음이나 스크루 체결이 웰드너트와 볼트에 의한 체결력을 그대로 유지하기 위해서는 리벳이음의 타점 또는 스크루 체결부가 불필요하게 많이 형성되어야 하는 단점이 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 리벳형 너트를 판재에 접합함으로써 작업공정을 축소하고, 사이클 타임을 줄여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 판재와의 체결력을 높일 수 있도록 한 리벳형 너트 접합장치 및 이를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예들은 리벳형 너트가 체결된 판재와 매칭되는 다른 구조물과의 간섭을 회피할 수 있도록 한 리벳형 너트 접합장치 및 이를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체를 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치는, 너트부와 리벳부를 포함하는 리벳형 너트를 적어도 하나 이상의 판재에 리벳팅 접합하기 위한 것으로서, 상기 판재에 가공된 가공홀로 삽입되는 상기 리벳부의 성형을 유도하기 위한 성형 골을 지니며 상기 판재를 지지하는 엔빌 다이와, 상기 엔빌 다이에 대해 왕복 이동 가능하게 설치되며 상기 리벳형 너트를 상기 판재의 가공홀을 통해 상기 엔빌 다이 측으로 가압하는 가압 툴을 포함하며, 상기 리벳형 너트가 접합되는 상기 가공홀의 가장자리 부분을 상기 가압 툴 측으로 볼록하게 절곡 포밍하기 위해, 상기 엔빌 다이의 성형 골 가장자리 부분에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부에 대응하는 오목부를 상기 가압 툴에 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합장치에 있어서, 상기 가압 툴은 상기 리벳형 너트의 너트부를 지지하기 위한 너트 지지홈을 형성하고 있는 원형 블록 형태의 툴 몸체를 포함할 수 있다.

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또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합장치에 있어서, 상기 툴 몸체는 상기 너트 지지홈의 개방단 가장자리 부분에 상기 오목부를 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합장치에 있어서, 상기 돌기부는 상기 성형 골의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 볼록 면을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합장치에 있어서, 상기 오목부는 상기 너트 지지홈의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 오목 면을 형성할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같은 리벳형 너트 접합장치를 통해 적어도 하나 이상의 판재에 리벳형 너트를 리벳팅 접합한 리벳형 너트 접합 구조체는, 너트부와, 상기 너트부에 일체로 연장 형성되는 리벳부를 포함하는 상기 리벳형 너트가 제공되되, 상기 너트부는 상기 판재의 일면에 지지되고, 상기 리벳부는 상기 판재에 구비된 가공홀로 삽입되며 소성 변형되어 상기 판재의 타면에서 상기 가공홀의 가장자리 부분에 체결되고, 상기 판재의 가공홀 가장자리 부분에는 상기 판재의 타면 측에서 일면 측으로 볼록하게 돌출 절곡된 포밍부가 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체에 있어서, 상기 판재의 타면에는 상기 포밍부에 의해 상기 리벳부의 체결 부위를 포위하는 오목 공간이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체에 있어서, 상기 판재의 일면에는 상기 포밍부에 의해 라운드 형태의 돌출 면이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체에 있어서, 상기 판재의 가공홀 가장자리 단에는 상기 리벳부의 체결 부위와 체결되는 체결 단이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체에 있어서, 상기 리벳부는 원통 형상으로 이루어지며, 적어도 하나 이상의 슬롯을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체에 있어서, 상기 슬롯은 상기 리벳부의 일단으로부터 상기 너트부와 연결되는 타단을 향하여 길게 형성되며, 상기 리벳부의 외주면 둘레를 따라 일정 각도로 이격된 위치에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 판재에 리벳형 너트를 기계적으로 접합함과 동시에 그 리벳형 너트를 통해 너트의 기능을 일체화함으로써, 작업 공정을 축소하고, 사이클 타임을 줄여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 판재와의 체결력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 판재에 리벳형 너트가 기계적으로 접합된 리벳형 너트 접합 구조체에서 판재의 가공홀 가장자리 부분에 포밍부를 형성하므로, 리벳형 너트가 체결된 판재와 다른 구조물과의 매칭 시 그 리벳형 너트의 체결 부위와 다른 구조물과의 간섭을 회피할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 판재에 대한 리벳형 너트의 리벳팅 접합과 포밍부의 성형을 동시에 구현할 수 있으므로, 작업 공정의 축소를 기대할 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 리벳형 너트 접합장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치에 적용되는 리벳형 너트를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치에 적용되는 엔빌 다이 및 가압 툴을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체를 도시한 절단 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체를 도시한 단면 구성도이다.

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 리벳형 너트 접합장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100)는 뒤에서 더욱 설명될 리벳형 너트(1)를 소정의 판재(P)에 기계적으로 리벳 접합하기 위한 것이다.

예를 들어, 상기 판재(P)는 차체에 적용되는 패널로 정의할 수 있다. 그러나 상기 판재(P)는 차체 패널을 포함하는 것에 반드시 한정되지 않고, 각종 차체 멤버 및 프레임 등과 같은 차체 구조물을 포함할 수도 있다.

더 나아가, 본 발명의 보호범위가 반드시 차체를 조립하기 위한 것에 한정되는 것으로 이해되어서는 아니되며, 소정의 부품이 결합될 수 있는 다양한 종류 및 용도의 구조물이라면 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.

이하에서는 상기 리벳형 너트 접합장치(100)를 상하 방향으로 세워 놓고 보았을 때를 기준으로 하여 하기의 구성요소들을 설명하는데, 상측을 향하는 부분을 상단부, 상부 및 상면으로 정의하고, 하측을 향하는 부분을 하단부, 하부 및 하면으로 정의할 수 있다.

상기와 같은 방향의 정의는 상대적인 의미로서, 리벳형 너트 접합장치(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.

한편 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100)에 적용되는 리벳형 너트(1)는 적어도 하나 이상의 판재(P)에 소정의 부품, 예컨대 엔진, 트랜스미션, 스티어링계 등의 각종 의장 부품들을 볼트로 결합하기 위한 것이다.

상기 리벳형 너트(1)는 적어도 하나 이상의 판재(P)에 형성된 가공홀(H)에 끼워지며 일정 압력에 의해 소성 변형됨으로써 판재(P)에 기계적으로 접합될 수 있다.

여기서, 상기와 판재(P)는 알루미늄 시트, 강판(고장력 강판 포함) 등의 금속 시트재를 포함할 수 있고, 복합소재, 플라스틱, 고무 등과 같은 비금속 재질을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 판재(P)는 두 매 이상으로서 서로 동일한 동종 재질의 판재를 포함할 수 있으며, 서로 다른 이종 재질의 판재를 포함할 수도 있다.

상기 리벳형 너트(1)는 판재(P)에 기계적으로 접합됨과 동시에 너트의 기능을 일체화함으로써, 작업 공정을 축소하고, 사이클 타임을 줄여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있고, 판재(P)와의 체결력을 높일 수 있는 구조로 이루어진다.

이러한 리벳형 너트(1)는 너트와 리벳을 일체화 한 것으로서, 너트부(3)와 리벳부(5)를 포함하여 구성된다. 상기 너트부(3)는 판재(P)의 일면(도면에서의 상면)에서 가공홀(H)의 가장자리 부분을 지지하는 것으로, 전체적인 형상이 너트 형태로 구비된다.

상기 너트부(3)는 판재(P)의 가공홀(H)에 대응하여 중앙에 관통 구멍이 형성되는 바, 일정 두께를 가지고 원형 또는 다각 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예에서 상기 너트부(3)는 원형으로 형성되고, 관통 구멍의 내주 면에 볼트 체결을 위한 나사 산이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 리벳부(5)는 너트부(3)의 판재(P) 지지 면으로부터 일체로 연장 형성되는 것으로, 너트부(3)의 관통 구멍에 대응하여 중공의 원통 형상으로 형성된다.

상기 리벳부(5)는 판재(P)의 가공홀(H)에 삽입되고, 일정 압력(가압력)에 의해 판재(P)의 타면(도면에서의 하면)에서 외측 방향으로 벌어지며 소성 변형됨으로써 판재(P)의 가공홀(H) 가장자리 부분에 체결될 수 있다(도 1 참조).

이 경우, 상기 리벳부(5)에는 적어도 하나 이상의 슬롯(7)이 형성된다. 상기 슬롯(7)은 리벳부(5)의 일단으로부터 너트부(3)와 연결되는 타단을 향하여 길게 형성되며, 리벳부(5)의 외주면 둘레를 따라 일정 각도로 이격된 위치에 형성될 수 있다.

예를 들면, 상기 슬롯(7)은 리벳부(5)의 외주면 둘레를 따라 120°각도로 이격되어 3 개가 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 리벳부(5)는 판재(P)에 리벳팅 시, 각 슬롯(7)에 의해 리벳부(5)의 중심을 기준으로 외측을 향하여 120°각도로 원활하게 벌어지며 소성 변형될 수 있다.

한편, 각 슬롯(7)에는 리벳부(5)의 리벳팅 시, 판재(P)가 소성 변형을 통해 일정부분 유입됨으로써 그 판재(P)와 리벳부(5) 사이의 결합력을 증가시킬 수 있게 된다.

즉, 상기 슬롯(7)은 리벳부(5)의 리벳팅 시, 그 리벳부(5)의 단부를 원활하게 소성 변형(굴곡)시키는 동시에, 슬롯(7)들에 대응하는 판재(P)의 일부분이 유입됨으로써 리벳부(5)와 상호 연결된 기계적인 인터락을 형성함에 따라 리벳부(5)를 통해 판재(P)를 일정한 강도로 구속하게 된다.

이상에서와 같은 리벳형 너트(1)를 판재(P)에 기계적으로 접합하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100)는 판재(P)와 리벳형 너트(1)의 접합 구조체(200: 도 4 및 도 5 참조)에 다른 구조물과의 간섭을 회피할 수 있는 형상을 부여할 수 있다.

이를 위한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합장치(100)는 기본적으로, 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치에 적용되는 엔빌 다이 및 가압 툴을 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100)의 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)을 설명하기에 앞서, 이러한 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)은 프레임(10)에 구성될 수 있다.

상기 프레임(10)은 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)을 지지하는 것으로, 이들 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)을 지지하기 위한 각종 칼라, 브라켓 및 지지블록 등과 같은 각종 부속 요소들을 구비할 수 있다.

그러나, 상기한 부속 요소들은 각종 구성 요소를 지지하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시 예에서는 예외적인 경우를 제외하고 상기한 부속 요소들을 프레임(10)으로 통칭하는 것을 원칙으로 한다.

여기서, 상기 프레임(10)은 로봇의 아암 선단에 장착된 상태로 로봇의 거동에 따라 다양한 위치의 접합 대상 판재(P)로 이동될 수 있으며, 로봇의 아암에 의해 설정된 각도로 회전될 수 있다.

예를 들면, 상기 프레임(10)은 서로 마주하는 각각의 자유 단부를 지니며 C형의 골격을 이루는데, 당 업계에서는 통상적으로 "C-프레임" 또는 "C형 프레임"이라고도 한다.

대안으로서, 상기 프레임(10)은 로봇의 아암에 장착되는 것에 반드시 한정되지 않고, 상부 다이 및 하부 다이를 포함하는 프레스 타입의 프레임으로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 엔빌 다이(20)는 판재(P)와 리벳형 너트(1)의 리벳부(5)를 지지하며, 그 판재(P)의 가공홀(H)로 삽입되는 리벳부(5)의 성형(소성 변형)을 유도하기 위한 것이다.

즉, 상기 엔빌 다이(20)는 판재(P)의 가공홀(H)을 관통하는 리벳형 너트(1)의 리벳부(5)를 지지함과 아울러, 리벳부(5)의 선단을 변형시키며 판재(P)의 변형 부위를 지지한다.

이러한 엔빌 다이(20)는 프레임(10)의 일측에 구성되는 바, 원반 형태의 블록으로 형성되는 바, 리벳부(5)의 소성 변형을 유도하며 판재(P)의 변형을 지지하기 위한 성형 골(21)을 형성하고 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 가압 툴(40)은 리벳형 너트(1)를 지지하며 그 리벳형 너트(1)를 판재(P)의 가공홀(H)을 통해 엔빌 다이(20) 측으로 가압하는 것으로서, 엔빌 다이(20)에 대응하여 프레임(10)의 다른 일측에 구성되며, 그 엔빌 다이(20)에 대해 왕복 이동 가능하게 설치된다.

상기 가압 툴(40)은 가압원(도면에 도시되지 않음)에 의하여 엔빌 다이(20)에 대해 상하 방향(도면을 기준으로 함)으로 왕복 이동 가능하게 설치된다. 예를 들면, 상기 가압원은 공압식, 유압식 또는 전기식 구동에 의해 작동력을 발생시키는 작동 실린더, 리니어 모터 등을 포함할 수 있다.

상기 가압 툴(40)은 별도로 공급되는 리벳형 너트(1)를 지지하며 그 리벳형 너트(1)의 리벳부(5)를 판재(P)의 가공홀(H)을 통해 엔빌 다이(20)로 가압하는 바, 원형 블록 형태의 툴 몸체(41)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 툴 몸체(41)에는 리벳형 너트(1)의 너트부(3)를 지지하기 위한 너트 지지홈(43)을 형성하고 있다. 즉, 상기 너트 지지홈(43)은 리벳형 너트(1)의 너트부(3)에 대응하는 형상으로 형성되며, 별도로 공급된 리벳형 너트(1)의 너트부(3)가 끼워지며 그 너트부(3)를 지지하게 된다.

본 발명의 실시 예에서, 상기와 같은 엔빌 다이(20) 및 가압 툴(40)은 판재(P)와 리벳형 너트(1)의 접합 구조체(200: 도 4 및 도 5 참조)에 다른 구조물과의 간섭을 회피할 수 있는 형상을 부여하기 위해, 엔빌 다이(20)에 형성되는 돌기부(60)와, 가압 툴(40)에 형성되는 오목부(80)를 더 포함하고 있다.

즉, 상기한 엔빌 다이(20)의 돌기부(60) 및 가압 툴(40)의 오목부(80)는 리벳형 너트(1)가 접합되는 판재(P)의 가공홀(H) 가장자리 부분을 가압 툴(40) 측으로 볼록하게 절곡 포밍하기 위한 것이다.

상기에서 돌기부(60)는 엔빌 다이(20)의 성형 골(21) 가장자리 부분에 일체로 볼록하게 돌출 형성된다. 상기 돌기부(60)는 성형 골(21)의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 볼록 면(61)을 형성하고 있다.

그리고 상기 오목부(80)는 엔빌 다이(20)의 돌기부(60)에 대응하여 가압 툴(40)의 툴 몸체(41)에 형성되는 바, 위에서 언급한 바 있는 너트 지지홈(43)의 개방단 가장자리 부분에 오목한 홈 형태로 형성된다.

이러한 오목부(80)는 돌기부(60)의 볼록 면(61)에 대응하여 너트 지지홈(43)의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 오목 면(81)을 형성하고 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100)의 작동을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시 예에서는 적어도 한 매의 판재(P), 예를 들면 가공홀(H)이 형성된 한 매의 판재(P)를 엔빌 다이(20)와 가압 툴(40) 사이로 위치시킨다. 이는 엔빌 다이(20)와 가압 툴(40)이 구성된 프레임(10)을 판재(P) 측으로 이동시키거나 그 판재(P)를 엔빌 다이(20)와 가압 툴(40) 사이로 이동시킴으로써 가능하다.

이 때, 상기 가압 툴(40)은 가압원(도면에 도시되지 않음)에 의해 엔빌 다이(20) 측으로부터 멀어지는 방향(도면에서의 상측 방향)으로 이동된 상태에 있으며, 엔빌 다이(20)의 성형 골(21)은 판재(P)의 가공홀(H)과 상호 연결된 상태에 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 리벳형 너트(1)를 엔빌 다이(20)와 가압 툴(40) 사이로 공급함과 동시에, 가압원을 통해 가압 툴(40)을 엔빌 다이(20) 측으로 이동시킨다.

그러면, 상기 가압 툴(40)은 툴 몸체(41)의 너트 지지홈(43)을 통해 리벳형 너트(1)의 너트부(3)를 지지한 상태로 그 리벳형 너트(1)를 판재(P)의 가공홀(H)을 통해 엔빌 다이(20) 측으로 가압한다.

이 경우, 상기 리벳형 너트(1)는 이의 너트부(3)가 툴 몸체(41)의 너트 지지홈(43)에 끼워진 상태로 가압 툴(40)에 의해 엔빌 다이(20) 측으로 가압될 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서 상기 리벳형 너트(1)의 너트부(3)는 판재(P)의 일면(도면에서의 상면)에서 가공홀(H)의 가장자리 부분을 지지하고, 리벳부(5)는 판재(P)의 가공홀(H)에 삽입되며 가압원의 가압력에 의해 엔빌 다이(20)의 성형 골(21)을 따라 외측 방향으로 벌어지는 소성 변형이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 리벳부(5)는 성형 골(21)을 따라 소성 변형되며 판재(P)의 타면(도면에서의 하면)에서 가공홀(H)의 가장자리 부분에 체결될 수 있다. 그리고 상기 리벳부(5)에는 슬롯(7)을 형성함으로 판재(P)의 일정 부분이 소성 변형을 통해 슬롯(7)으로 유입될 수 있다. 즉, 상기 슬롯(7)은 리벳부(5)의 단부를 원활하게 소성 변형시키는 동시에 그 슬롯(7)들에 대응하는 판재(P)의 일부분이 유입됨으로써 리벳부(5)와 상호 연결된 기계적인 인터락을 형성할 수 있다.

상기한 과정을 거치는 동안, 본 발명의 실시 예에서는 엔빌 다이(20)의 성형 골(21) 가장자리 부분에 돌기부(60)를 형성하고, 엔빌 다이(20)의 돌기부(60)에 대응하여 가압 툴(40)에 오목부(80)를 형성하므로, 판재(P)의 가공홀(H) 가장자리 부분에 도 4 및 도 5에서와 같은 포밍부(90)를 성형할 수 있다.

상기 포밍부(90)는 가압 툴(40)을 통해 리벳형 너트(1)를 엔빌 다이(20) 측으로 가압하는 시점에, 엔빌 다이(20)의 돌기부(60) 및 가압 툴(40)의 오목부(80)에 의해 판재(P)의 타면(도면에서의 하면) 측에서 일면(도면에서의 상면) 측으로 볼록하게 돌출된 형태로 절곡 성형될 수 있다.

이와 같은 상태에서, 본 발명의 실시 예에서는 가압원을 통해 가압 툴(40)을 원래의 위치로 이동시키게 되면, 도 4 및 도 5에서와 같이 판재(P)에 리벳형 너트(1)가 기계적으로 리벳팅 접합된 리벳형 너트 접합 구조체(200)의 제작이 완료된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 리벳형 너트 접합 구조체(200)는 리벳형 너트(1)가 체결된 판재(P)와 다른 구조물과의 매칭 시 그 리벳형 너트(1)의 체결 부위와 다른 구조물과의 간섭을 회피하기 위한 상기의 포밍부(90)를 포함하고 있다.

상기 포밍부(90)는 엔빌 다이(20)의 돌기부(60) 및 가압 툴(40)의 오목부(80)에 의해 판재(P)의 타면에 리벳부(5)의 체결 부위를 포위하는 오목 공간(91)을 형성하고 있다.

그리고, 상기 포밍부(90)는 엔빌 다이(20)의 돌기부(60) 및 가압 툴(40)의 오목부(80)에 의해 판재(P)의 일면에 라운드 형태의 돌출 면(93)을 형성하고 있다.

즉, 상기 오목 공간(91)은 돌기부(60)의 볼록 면(61)에 의해 판재(P)의 타면에서 가공홀(H)의 가장자리 부분에 형성되며, 상기 돌출 면(93)은 오목부(80)의 오목 면(81)에 의해 판재(P)의 일면에서 가공홀(H)의 가장자리 부분에 형성될 수 있다.

여기서, 상기 포밍부(90)에 위치하는 판재(P)의 가공홀(H) 가장자리 단에는 리벳부(5)의 체결 부위와 체결되는 체결 단(95)이 형성되어 있다. 상기 체결 단(95)은 포밍부(90)에 의해 형성되는 바, 그 포밍부(90)의 오목 공간(91)에 위치하며 리벳부(5)의 체결 부위(소성 변형된 부위)와 체결될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 리벳형 너트 접합장치(100) 및 이를 이용한 리벳형 너트 접합 구조체(200)에 의하면, 판재(P)에 리벳형 너트(1)를 기계적으로 접합함과 동시에 그 리벳형 너트(1)를 통해 너트의 기능을 일체화함으로써, 작업 공정을 축소하고, 사이클 타임을 줄여 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있으며, 판재(P)와의 체결력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 판재(P)에 리벳형 너트(1)가 기계적으로 접합된 리벳형 너트 접합 구조체(200)에서 판재(P)의 가공홀(H) 가장자리 부분에 포밍부(90)를 형성하므로, 리벳형 너트(1)가 체결된 판재(P)와 다른 구조물과의 매칭 시 그 리벳형 너트(1)의 체결 부위와 다른 구조물과의 간섭을 회피할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 판재(P)에 대한 리벳형 너트(1)의 리벳팅 접합과 포밍부(90)의 성형을 동시에 구현할 수 있으므로, 작업 공정의 축소를 기대할 수 있다.

이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서는 너트부(3)와 리벳부(5)를 일체로 형성한 리벳형 너트(1)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 볼트부와 리벳부를 일체로 형성한 리벳형 볼트(스터드 볼트)에 적용될 수도 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... 리벳형 너트 3... 너트부
5... 리벳부 7... 슬롯
10... 프레임 20... 엔빌 다이
21... 성형 골 40... 가압 툴
41... 툴 몸체 43... 너트 지지홈
60... 돌기부 61... 볼록 면
80... 오목부 81... 오목 면
90... 포밍부 91... 오목 공간
93... 돌출 면 95... 체결 단
H... 가공홀 P... 판재
100... 리벳형 너트 접합장치 200... 리벳형 너트 접합 구조체

Claims (10)

1. 너트부와 리벳부를 포함하는 리벳형 너트를 적어도 하나 이상의 판재에 리벳팅 접합하기 위한 리벳형 너트 접합장치로서,
   상기 판재에 가공된 가공홀로 삽입되는 상기 리벳부의 성형을 유도하기 위한 성형 골을 지니며 상기 판재를 지지하는 엔빌 다이; 및
   상기 엔빌 다이에 대해 왕복 이동 가능하게 설치되며, 상기 리벳형 너트를 상기 판재의 가공홀을 통해 상기 엔빌 다이 측으로 가압하는 가압 툴;
   을 포함하며,
   상기 리벳형 너트가 접합되는 상기 가공홀의 가장자리 부분을 상기 가압 툴 측으로 볼록하게 절곡 포밍하기 위해, 상기 엔빌 다이의 성형 골 가장자리 부분에 돌기부를 형성하고, 상기 돌기부에 대응하는 오목부를 상기 가압 툴에 형성하며,
   상기 가압 툴은 리벳형 너트의 너트부를 지지하기 위한 너트 지지홈을 형성하고 있는 원형 블록 형태의 툴 몸체를 포함하되, 상기 툴 몸체는 너트 지지홈의 개방단 가장자리 부분에 상기 오목부를 형성하고,
   상기 돌기부는 엔빌 다이의 성형 골 가장자리 부분에 일체로 볼록하게 돌출되며, 상기 성형 골의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 볼록 면을 형성하고,
   상기 오목부는 너트 지지홈의 개방단 가장자리 부분에 오목한 홈 형태로 구비되며, 상기 너트 지지홈의 내벽 면으로 연장되는 라운드 형태의 오목 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 리벳형 너트 접합장치.
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3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1의 리벳형 너트 접합장치를 통해 적어도 하나 이상의 판재에 리벳형 너트를 리벳팅 접합한 리벳형 너트 접합 구조체로서,
   너트부와, 상기 너트부에 일체로 연장 형성되는 리벳부를 포함하는 상기 리벳형 너트가 제공되되,
   상기 너트부는 판재의 일면에 지지되고, 상기 리벳부는 판재에 구비된 가공홀로 삽입되며 소성 변형되어 그 판재의 타면에서 상기 가공홀의 가장자리 부분에 체결되고,
   상기 판재의 가공홀 가장자리 부분에는 상기 판재의 타면 측에서 일면 측으로 볼록하게 돌출 절곡된 포밍부가 형성되며,
   상기 리벳부는 원통 형상으로 이루어지며, 적어도 하나 이상의 슬롯을 포함하되, 상기 슬롯은 리벳부의 일단으로부터 너트부와 연결되는 타단을 향하여 길게 형성되며, 상기 리벳부의 외주면 둘레를 따라 일정 각도로 이격된 위치에 형성되고,
   상기 판재의 타면에는 상기 포밍부에 의해 리벳부의 체결 부위를 포위하는 오목 공간이 형성되고, 상기 판재의 일면에는 상기 포밍부에 의해 라운드 형태의 돌출 면이 형성되되,
   상기 포밍부는 리벳형 너트 접합장치에 있어 엔빌 다이의 돌기부 및 가압 툴의 오목부에 의해 판재의 타면에 오목 공간을 형성하고, 판재의 일면에 돌출 면을 형성하며,
   상기 판재의 가공홀 가장자리 단에는 상기 리벳부의 체결 부위와 체결되는 체결 단이 형성되는 것을 특징으로 하는 리벳형 너트 접합 구조체.
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