KR101948461B1 - 샌드위치 판재의 저항 용접 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 샌드위치 판재를 하나 이상의 추가 부품과 저항 용접하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 샌드위치 판재는 2개의 금속 커버층 및 이들 금속 커버층 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하며, 샌드위치 판재의 용접될 영역이 가열됨으로써 열가소성 플라스틱층이 연화되어 커버층들의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위되고, 커버층들은, 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름에 의해, 샌드위치 판재 측에 배치된 제1 용접 전극 및 추가 부품 측에 배치된 제2 용접 전극을 통해, 상기 추가 부품과 서로 용접된다. 간단히 실행될 수 있게 설계되고 짧은 사이클 시간을 달성할 수 있는 방법을 제공해야 하는 과제는, 샌드위치 판재의 용접될 영역이 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름에 의해 가열되고, 제2 전류 회로가 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체 및 제2 전원을 포함함으로써 해결된다.

Description

샌드위치 판재의 저항 용접 방법 및 장치

본 발명은 샌드위치 판재를 하나 이상의 추가 부품과 저항 용접하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 샌드위치 판재는 2개의 금속 커버층 및 이들 금속 커버층 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하며, 상기 샌드위치 판재의 용접될 영역이 가열됨으로써 열가소성 플라스틱층이 연화되어 커버층들의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위되고, 커버층들은 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름에 의해, 샌드위치 판재 측에 배치된 제1 용접 전극 및 상기 추가 부품 측에 배치된 제2 용접 전극을 통해, 추가 부품과 서로 용접된다. 또한, 본 발명은 금속 커버층들 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하는 샌드위치 판재를 하나 이상의 추가 부품과 저항 용접하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는, 샌드위치 판재 측에 배치 가능한 제1 용접 전극과, 추가 부품 측에 배치 가능한 제2 용접 전극과, 제1 및 제2 용접 전극을 통해 용접을 위한 전류 흐름을 유도하며 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로를 제공하기 위한 수단과, 샌드위치 판재의 열가소성 플라스틱층을 샌드위치 판재의 용접될 영역 밖으로 변위시키기 위한 수단을 구비한다.

자동차 분야에서 경량 구조 개념에 대한 수요가 증가하면서, 샌드위치 판재를 사용하여 차량 구조의 중량 저감 잠재력을 더욱 높이기 위해 샌드위치 판재의 사용이 대두되고 있다. 샌드위치 판재는 2개의 얇은 금속 커버층 사이에 열가소성 플라스틱층을 포함한다. 그럼으로써, 샌드위치 판재는 새로운 중량 저감 가능성을 열어주는 다양한, 주로 독점적인 특성을 제공한다. 예를 들어 샌드위치 판재는 플라스틱층으로 인해 통판(solid sheet)보다 확실히 가벼운 동시에 높은 강도값을 제공한다. 또한, 샌드위치 판재는 흡음성이 있고 높은 강성을 제공한다. 그러나 샌드위치 판재의 단점은, 용접 공정에서 무결점 용접 연결부의 형성과 관련하여 문제를 일으키는 전기 절연층을 갖는다는 것이다. 특히 금속 부품과의 용접, 예를 들어 저항 용접 또는 저항 점 용접에 대한 샌드위치 판재의 적합성 결여로 인해, 샌드위치 판재는 주로 접착되거나 기계적으로 서로 접합된다.

그럼에도 불구하고 용접 연결이 가능하도록, 독일 공개 공보 DE 10 2011 109 708 A1호에는 추가 부품과 샌드위치 판재를 접합하는 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 중간층이 연결 영역 내에서 용융되어 상기 연결 영역 밖으로 변위됨으로써, 후속하여 구성 요소와 샌드위치 판재의 커버층 간의 전기 접점의 형성을 통해 용접 연결이 생성될 수 있다. 접합 영역의 가열은 온도 조절 가능한 전극 또는 프레스 요소에 의해 수행하는 점을 제안하고 있다. 이를 위해, 용접 전극 또는 프레스 요소에 예를 들어 가열 요소가 제공된다. 용접 전극의 변형이 요구됨에 따라, 용접 전극의 구조가 상대적으로 복잡해진다. 또한, 더 짧은 사이클 시간이 달성될 수 있도록, 열가소성 플라스틱층의 가열 속도가 개선될 필요가 있다.

미국 특허 명세서 US 4,650,951호로부터 2개의 용접 전극을 사용하여 2개의 복합 시트를 저항 용접하는 방법이 공지되어 있으며, 이 방법에서는 용접 전극이 실질적인 용접이 시작되기 전에 가열되어 커버층들 사이에 놓인 플라스틱층을 가열하고 변위시킨다. 이를 위해, 전극 주위에 가열 요소들이 배치된다. 이 경우에도, 더 짧은 사이클 시간을 달성하기 위해서는 열가소성 플라스틱층의 가열 속도가 개선되어야 한다.

이로부터, 본 발명의 과제는, 실행하기 쉽게 설계된 동시에 짧은 사이클 시간을 달성할 수 있는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법 및 상응하는 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 동종의 방법에서 본 발명의 제1 사상에 따라, 샌드위치 판재의 용접될 영역이 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름에 의해 가열되고, 제2 전류 회로가 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체 및 제2 전원을 포함함으로써 해결된다.

용접될 영역의 가열을 위해, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 제2 전류 회로 내의 전기 도체와 제2 전원의 조합에 의해, 다른 변형 없이 제1 전원과 상이한 제2 전원의 활성화 또는 비활성화만으로 용접될 영역의 가열이 달성될 수 있다. 예를 들어, 전극 본체로의 가열 요소들의 통합과 같은 용접 전극의 광범위한 변형이 불필요하며, 샌드위치 판재 또는 제2 용접 전극에 전류 브리지와 같은 추가 도체를 적용하거나 연결하는 것도 불필요하다. 또한, 특히 샌드위치 판재 내에 이미 존재하는 용접 연결부들에 의한 바람직하지 못한 분기 전류가 방지될 수 있다. 동시에, 바람직하게 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체에 의해, 예를 들어 상응하게 설계된 전기 도체의 고유 전기 저항에 의해, 용접될 영역의 효율적인 가열이 달성된다. 그 결과, 간단한 실행을 가능케 하면서도 짧은 사이클 시간을 달성할 수 있는 방법이 제공된다.

추가 부품은 예를 들어, 강판과 같은 금속 통판일 수 있다. 그러나 기본적으로는 상기 추가 부품도 샌드위치 판재일 수 있다. 마찬가지로, 예를 들어, 샌드위치 판재와 추가 부품, 특히 금속 부품 사이에 배치된 추가 금속 부품과 같은, 용접될 추가 부품도 제공될 수 있다.

제1 및/또는 제2 전원은 예를 들어 직류 전원이거나, 바람직하게는 교류 전원일 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 전류 회로의 전용 전원이 필요에 따라 서로 독립적으로 설계될 수 있다.

제1 전류 회로는 바람직하게 특히 제1 전원, 제1 용접 전극, 제2 용접 전극, 제1 및 제2 용접 전극과 연결된 제1 전선, 샌드위치 판재 및 추가 부품을 포함한다.

제2 전류 회로는 바람직하게는 특히 제2 전원, 전기 도체, 그리고 상기 전기 도체와 연결된 제2 전선을 포함한다. 따라서, 제2 전류 회로는 바람직하게는 샌드위치 판재, 추가 부품, 제1 용접 전극 및/또는 제2 용접 전극을 포함하지 않는다.

본 발명에 따른 방법의 일 구성에 따라, 먼저 제2 전원이 활성화되어 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름이 수행되고, 이어서 제1 전원이 활성화되어 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름이 수행되면, 제1 전원이 불필요하게 빨리 활성화되지 않고 필요 시에만 활성화될 수 있다. 이를 통해, 전류 회로들 간의 원치 않는 상호 작용이 방지되고, 간단하게 신뢰성 있는 공정 결과를 얻을 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 전원은 제2 전원의 비활성화와 동시에 또는 그 이후에 활성화된다. 물론 기본적으로 제1 전원이 제2 전원의 비활성화 이전에 먼저 활성화되는 것도 가능하다. 예를 들어 전원의 제어는 예컨대 트리거 회로를 포함하는 제어부에 의해 수행된다. 예를 들어 트리거 회로에서는, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 충분한, 예를 들어 완전한 변위가 트리거링 이벤트이며, 그로 인해 제1 및/또는 제2 전원을 위한 스위칭 펄스 또는 스위칭 에지가 생성된다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 한 구성에 따르면, 제1 전원의 활성화 및/또는 제2 전원의 비활성화를 위해, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값이 고려된다. 이에 의해, 필요에 맞게 전원의 정밀한 활성화 또는 비활성화가 달성될 수 있다. 이에 의해, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 충분한 변위 직후에 용접 공정이 시작될 수 있기 때문에, 방법의 효율이 더 증대될 수 있다. 용접 영역 밖으로의 열가소성 층의 변위를 대표하는 측정값을 이용하여, 예를 들어 변위의 속행을 연속으로 추론할 수 있다. 또한, 예컨대 변위가 이미 완전히 완료되었는지의 여부와 같이, 변위의 속행에 대한 개개의 분산된 정보를 추론하는 데에만 참고될 수 있는, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위에 대한 측정값도 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 대표 측정값은 기준값과 비교될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따르면, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값은 적어도 샌드위치 판재의 전기적 특성을 기초로 한다. 이러한 방식으로, 용접될 영역에서 샌드위치 판재의 금속 커버층들의 접촉이 간단하고 신뢰성 있게 검출될 수 있다. 예를 들어, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값의 측정은 용접될 영역의 가열 및 샌드위치 판재의 커버층들의 압착 중에 수행된다. 예를 들어 전기 저항 측정이 수행된다면, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값은 전기 저항값이며, 샌드위치 판재의 커버층들 간의 전기 저항을 포함한다. 이를 위해, 전기 저항은 예를 들어 제1 용접 전극과 제2 용접 전극 사이에서 측정될 수 있다. 커버층들이 금속 접촉 상태에 있을 경우, 저항이 어차피 국부적으로 급격히 감소하기 때문에, 용접될 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱의 충분한 변위가 추론될 수 있다. 용접 전극들 사이에서 측정할 때, 커버층들의 직접 접촉 시 미달되는 저항값이 기준값으로서 선택될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따르면, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값은 용접 전극, 바람직하게는 제1 용접 전극의 위치를 기초로 한다. 어떤 경우라도 용접 전극의 위치가 검출되면, 예를 들어 저항 측정이 수행될 필요없이, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 충분한 변위가 언제 수행되는지를 간단하게 자동으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 용접 전극의 위치가 열가소성 플라스틱층의 두께만큼 변경된 경우, 즉, 용접 전극이 열가소성 플라스틱층의 두께만큼 이동한 경우, 용접될 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱의 충분한 변위가 추론될 수 있다. 이 경우, 열가소성 플라스틱층의 두께가 기준값으로서 이용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 한 구성에 따르면, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체로서 도체 스트립이 사용된다. 도체 스트립 또는 접촉 스트립은 예를 들어 간단하게 제1 용접 전극 주위에 안내되거나 이를둘러쌀 수 있고, 그럼으로써 전극 캡과 같은, 보통은 용접될 샌드위치 판재에 접촉할 수도 있는 용접 전극의 접촉 영역이 도체 스트립에 의해 적어도 부분적으로 덮인다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따르면, 도체 스트립은 스트립 홀더에 의해 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된다. 스트립 홀더에 의해, 도체 스트립은 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 매우 컴팩트하고 신뢰성 있게 제공될 수 있다. 또한, 스트립 홀더는, 개비(renewal)를 위한 도체 스트립이 제1 용접 전극에 대해 상대 이동될 수 있도록 설계될 수 있다. 이에 의해, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에서 도체 스트립의 상이한 위치들에 도달함으로써, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이의 영역에서 도체 스트립의 특성 변화에 대응할 수 있다. 예를 들어, 스트립 홀더는 제1 용접 전극에 장착될 수 있다. 용접 전극이 예를 들어 용접 집게(welding tongs)에 의해 제공되는 경우, 스트립 홀더는 예를 들어 용접 집게에 장착되거나 내장될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따르면, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체가 제1 용접 전극 및/또는 샌드위치 판재에 직접 접촉한다. 따라서, 용접될 영역의 효율적인 가열 및 용접될 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 신속한 변위가 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따르면, 샌드위치 판재의 용접될 영역의 가열을 위해 전기 도체는 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역 및 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 전기 저항은 제1 고유 전기 저항보다 크다. 제2 영역의 적절한 위치 설정에 의해, 용접될 영역의 효율적이고 적절한 가열이 달성될 수 있다. 예를 들어, 제1 영역은 구리 또는 구리 합금으로 형성된다. 예를 들어, 제2 영역은 텅스텐 또는 텅스텐 합금으로 형성된다. 예열 전류가 약한 발열 하에 제1 영역 내의 구리 또는 구리 합금을 통해 전도되는 한편, 제2 영역 내의 텅스텐 또는 텅스텐 합금을 통해 효과적인 열 방출이 수행될 수 있다. 예를 들어, 예열 전류는 제1 영역을 거쳐 제2 영역에 도달될 수 있다.

추가의 예로서, 도체, 특히 도체 스트립은 적어도 부분적으로 이중층 또는 다중층으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 하나의 층은 제1 용접 전극을 향하고, 다른 하나의 층은 샌드위치 판재를 향한다. 예를 들어, 샌드위치 판재를 향하는 층은 적어도 부분적으로 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역에 상응한다. 예를 들어, 제1 용접 전극을 향하는 층은 적어도 부분적으로 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역에 상응한다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따라, 제2 영역이 샌드위치 판재와 제1 용접 전극의 접촉 영역에 배치되는 경우, 제2 영역이 샌드위치 판재의 용접될 영역에 공간적으로 근접하게 되어 용접될 영역의 효율적인 가열이 수행됨으로써, 사이클 시간이 더 단축될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 또 다른 구성에 따라, 전기 도체가 특히 제1 용접 전극에 대해 제1 영역을 절연시키기 위한 절연 영역을 포함하는 경우, 바람직하지 못한, 특히 제1 용접 전극에 의한 분기 전류가 방지될 수 있다. 절연 영역은 예를 들어 전기 절연 물질로 형성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 절연을 위한 영역이 제1 용접 전극에 또는 스트립 홀더에 제공될 수 있다.

본 발명의 제2 사상에 따르면, 서두에 언급한 과제는 제2 전류 회로가 제공됨으로써 해결되며, 제2 전류 회로는 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치 가능한 전기 도체 및 제2 전원을 포함한다.

앞서 이미 설명한 바와 같이, 용접될 영역의 가열을 위한 제2 회로에서, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치 가능한 전기 도체와 제2 전원의 조합을 통해, 용접될 영역의 가열이 제2 전원의 활성화 또는 비활성화에 의해 매우 간단하게 구현할 수 있다. 이 경우, 용접 전극의 광범위한 변형도, 그리고 샌드위치 판재 또는 제2 용접 전극에 추가 전류 도체의 제공도 불필요하다. 동시에, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체에 의해, 용접될 영역의 효율적인 가열이 달성된다. 따라서, 간단한 실행을 가능케 하고 짧은 사이클 시간도 달성할 수 있는 장치가 제공된다.

상기 장치는 특히 상기 방법을 수행하기에 적합할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 한 바람직한 구성에 따르면, 제1 및 제2 전원과 결합되는 제어부가 제공되며, 이 제어부는, 제2 전원이 먼저 활성화되어 제2 회로에서 예열을 위한 전류 흐름이 수행되며, 이어서 제1 전원이 활성화되어 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름이 수행되도록 구성된다. 이로써, 제1 전원의 불필요한 조기 활성화가 방지되고, 필요한 경우에만 제1 전원이 활성화된다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 구성에 따르면, 제어부는 제1 전원의 활성화 및/또는 제2 전원의 비활성화를 위해, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값을 고려하도록 설계된다. 이에 의해, 필요에 맞게 전원의 정밀한 활성화 또는 비활성화가 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 또 다른 구성에 따르면, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체는 도체 스트립이다. 이 도체 스트립이 간단하게 제1 용접 전극 주위에 안내되거나 이를 감쌀 수 있음으로써, 용접 전극의 접촉 영역이 도체 스트립에 의해 적어도 부분적으로 덮인다.

본 발명에 따른 장치의 그 외 바람직한 구성들과 관련해서는 방법의 실시예들 및 그 장점에 대한 설명을 참조한다.

이와 관련하여, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예에 따른 방법 단계의 설명에 의해, 본 발명에 따른 장치의 바람직한 실시예에 의한 방법 단계를 수행하기에 적합한 수단도 개시될 것이다. 마찬가지로, 방법 단계의 수행을 위한 수단의 개시를 통해 상응하는 방법 단계가 개시될 것이다.

또한, 샌드위치 판재를 적어도 하나의 추가 부품과 저항 용접하는 방법이 개시되며, 상기 샌드위치 판재는 2개의 금속 커버층 및 이들 금속 커버층 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하며, 샌드위치 판재의 용접될 영역이 가열됨으로써 열가소성 플라스틱층이 연화되어 커버층들의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위되고, 상기 커버층들은 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름에 의해, 샌드위치 판재 측에 배치된 제1 용접 전극 및 추가 부품 측에 배치된 제2 용접 전극을 통해, 상기 추가 부품과 서로 용접되며, 샌드위치 판재의 용접될 영역은 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름에 의해 가열되고, 제2 전류 회로는 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체를 포함한다.

또한, 금속 커버층들 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하는 샌드위치 판재와 하나 이상의 추가 부품을 저항 용접하기 위한 장치가 개시되며, 상기 장치는 샌드위치 판재 측에 배치 가능한 제1 용접 전극 및 추가 부품 측에 배치 가능한 제2 용접 전극과, 적어도 제1 및 제2 용접 전극을 통해 용접 전류를 유도하며 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로를 제공하기 위한 수단과, 샌드위치 판재의 열가소성 플라스틱층을 샌드위치 판재의 용접될 영역 밖으로 변위시키기 위한 수단을 구비하며, 이때 제2 전류 회로가 제공되고, 이 제2 전류 회로는 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치 가능한 전기 도체를 포함한다.

제1 및 제2 전류 회로는 공통 전원을 포함할 수 있다. 이를 위해, 제2 전류 회로는, 예를 들어 제1 전원, 전기 도체, 제1 용접 전극, 그리고 전기 도체와 연결된 제2 전선을 포함할 수 있다.

방법 및 장치의 구성들은 상술한 바와 같을 수 있다. 예를 들어, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체로서 도체 스트립이 사용될 수 있다. 예를 들어, 샌드위치 판재의 용접될 영역을 가열하기 위해 전기 도체는 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역과, 제1 고유 전기 저항보다 큰 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다.

이하, 도면과 관련한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 예열 중에 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예를 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2는 용접 동안의 도 1의 실시예의 개략도이다.
도 3은 다점 저항 용접 동안의 도 1의 실시예의 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 예열 중에 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예를 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예의 개략도이다.
도 5는 용접 동안의 도 4의 실시예의 개략도이다.
도 6은 또 다른 방법을 수행하기 위한 또 다른 장치의 개략도이다.

도 1a는 예열 중에 본 발명에 따른 방법의 제1 실시예를 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치(1)의 제1 실시예의 개략도이다. 장치(1)는 샌드위치 판재(2)를 하나 이상의 추가 부품(4), 예를 들어 금속 부품과 저항 용접하는데 이용된다. 샌드위치 판재(2)는 금속 커버층들(2a, 2b) 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층(2c)을 포함한다. 이 장치는 샌드위치 판재(2) 측에 배치된 제1 용접 전극(6) 및 추가 금속 부품(3) 측에 배치된 제2 용접 전극(8)을 포함한다. 또한, 제1 전류 회로의 제공을 위한 수단에는 제1 전원(10) 및 제1 전선(12)이 제공된다. 이에 의해, 용접을 위한 전류 흐름(I_S)이 제1 및 제2 용접 전극(6, 8)(도 2에 도시됨)을 통해 안내될 수 있다.

또한, 제1 용접 전극(6)이 샌드위치 판재(2)의 열가소성 플라스틱층(2c)을 샌드위치 판재(2)의 용접될 영역 밖으로 변위시키는 수단으로서 이용된다. 마찬가지로, 예를 들어 용접 집게(도시되지 않음)와 같은 힘 인가 수단이 제공될 수 있다.

또한, 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 배치된 전기 도체(14), 제2 전원(16) 및 제2 전선(18)을 포함하는 제2 전류 회로가 제공된다. 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 배치된 전기 도체(14)가 도체 스트립으로서 형성되며, 스트립 홀더(22)에 의해 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 배치된다. 이 경우, 전기 도체 스트립(14)은 제1 용접 전극(6) 및 샌드위치 판재(2)와 직접 접촉한다. 전기 도체 스트립(14)은 샌드위치 판재(2)의 용접될 영역의 가열을 위해 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역(14a) 및 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역(14b)을 포함한다. 제1 영역(14a)은 예를 들어 구리로 이루어지고, 제2 영역(14b)은 텅스텐으로 이루어진다. 따라서, 제2 고유 전기 저항은 제1 고유 전기 저항보다 크다. 마지막으로, 전기 도체 스트립(14)은 용접 전극(6)에 대해 제1 영역(14a)의 절연을 위한 영역(14c)을 포함한다.

도 1b는 제1 용접 전극(6)과의 접촉 영역 내 도체 스트립(14)의 확대도이다.

제2 영역(14b)이 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2)의 접촉 영역 내에 배치되기 때문에, 샌드위치 판재(2)의 용접될 영역이 매우 효율적으로 가열될 수 있고, 그 결과 열가소성 플라스틱층(2c)이 신속하게 연화되어, 커버층들(2a, 2b)의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위된다. 이는, 도 1a에 화살표로 표시된 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름(I_V)에 의해 수행된다. 이때, 전기 에너지는 제2 영역(14b)의 전기 저항 및 제1 영역(14a)과 제2 영역(14b) 간의 접촉 저항에 의해 열로 변환된다.

또한, 트리거 스위치를 포함하며 제1 및 제2 전원(10, 16)에 결합된 제어부(20)가 제공된다. 이 경우, 제어부는, 먼저 제2 전원(16)이 활성화됨으로써 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름(I_V)이 수행되도록 설계된다.

열가소성 플라스틱층(2c)이 연화 및 변위됨으로써 커버층들(2a, 2b)이 금속 접촉 상태에 놓이는 점은, 이를 대표하는 측정값의 고려를 통해 검출된다. 이는 예를 들어 용접 전극들(6, 8) 사이의 전기 저항의 약화 또는 열가소성 플라스틱층(2c)의 두께에 상응하여 제1 용접 전극(6)이 이동한 거리일 수 있다.

제어부(20)에 의해, (도 2에 도시된 바와 같이) 열가소성 플라스틱층(2c)이 용접 영역 밖으로 변위된 것으로 확인되면, 제2 전원(16)은 비활성화되고 제1 전원(10)이 활성화되어 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름(I_S)이 수행된다.

도 2는 용접 동안의 도 1의 실시예의 개략도이다. 제어부(20)에 의해 제2 전원(16)이 비활성화되고 제1 전원(10)이 활성화되었다. 전류 흐름(I_S)은, 도 2에서 화살표로 표시된 바와 같이, 제1 전류 회로 내에서 전선(12), 제1 및 제2 용접 전극(6, 8), 추가 부품(4) 및 샌드위치 판재(2)를 통해 흐른다. 이로써, 커버층(2a, 2b)이 용접을 위한 전류 흐름(I_S)에 의해 추가 부품(4)과 용접된다.

도 3은 다점 저항 용접 동안의 도 1의 실시예의 개략도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 경우와는 달리, 도 3에서는 이미 용접 결합(24)이 완료되어 있다. 제2 전류 회로에 제2 전원(16)이 제공됨으로써, 용접 결합(24)에 의해 생성되는 제1 용접 전극과 제2 용접 전극(6, 8) 간의 전기적 연결이 예열 중에 바람직하지 못한 분기 전류를 야기하지 않게 된다. 오히려, 이미 도 1에 도시된 바와 같이 예열을 위한 전류 흐름(I_V)이 수행된다.

도 4a는 예열 동안 본 발명에 따른 방법의 실시예를 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치(1')의 제2 실시예의 개략도이다. 장치(1') 및 이 장치에 의해 수행되는 방법은 장치(1) 및 이 장치에 의해 수행되는 방법과 유사하다. 이와 관련하여, 먼저 도 1 내지 도 3에 대한 설명을 참조한다.

장치(1') 역시, 도체 스트립으로서 형성되고 스트립 홀더(22')를 이용하여 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 직접 접촉되어 배치되는 전기 도체(14')를 포함한다. 전기 도체 스트립(14')은 제1 영역(14a')과, 용접될 영역의 가열을 위해 더 높은 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역(14b')과, 용접 전극(6)에 대해 제1 영역(14a')을 절연시키기 위한 영역(14c')을 포함한다.

도 4b는 도체 스트립(14')에서 제1 용접 전극(6)과의 접촉 영역을 확대한 도이다.

그런데 장치(1')의 전기 도체 스트립(14')의 영역이 장치(1)와 상이하게 배치되어 있다. 샌드위치 판재(2)와 전기 도체(14')의 접촉 영역에는 제1 용접 전극(6) 및 샌드위치 판재(2)와 접촉되어 있는, 더 높은 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역(14b')만 배치된다. 여기에 각각의 측면에 제1 영역(14a')이 연결된다. 절연 영역(14c')은 제1 용접 전극(6)의 전극 캡의 영역 내에서 제1 영역(14a')과 제1 용접 전극(6) 간의 직접적인 전기 접촉을 방지한다. 그러나 도체 스트립(14)과는 달리, 도체 스트립(14')은 스트립 홀더(22')의 영역 내에 절연 영역(14c')을 포함하지 않는데, 그 이유는 스트립 홀더(22')가 이미 전기 도체 스트립(14')에 대해 용접 전극(6)을 절연하기 위한 영역(26)을 포함하고 있기 때문이다.

상술한 바와 같이, 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2)의 접촉 영역에 제2 영역(14b')을 배치함으로써, 샌드위치 판재(2)의 용접될 영역이 매우 효율적으로 가열될 수 있어서, 열가소성 플라스틱층(2c)이 신속하게 연화되고 커버층들(2a, 2b)의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위된다. 이는, 제2 전류 회로에서 도 4a에 화살표로 표시된 예열을 위한 전류 흐름(I_V)에 의해 수행된다.

이어서, 도 5에 화살표로 표시되어 있고 도 2와 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 샌드위치 판재(2)와 추가 부품(4)의 용접은 용접을 위한 전류(I_S)에 의해 수행된다.

도 6은 또 다른 방법의 수행을 위한 또 다른 장치(1")의 개략도이다. 장치(1")는 장치(1')와 유사하게 구성되며, 동일한 전기 도체 스트립(14')이 사용된다. 그러나 도 4에서 설명된 장치(1')와는 달리, 장치(1")는 제2 전원을 포함하지 않는다. 그 대신, 제1 전원(10)을 통해서도 예열 전류(I_V)가 제공된다. 이를 위해, 제2 용접 전극(8), 추가 부품(4) 및 샌드위치 판재(2)의 브리징 하에, 스트립 홀더(22")를 통해 제1 전원(10)을 도체 스트립(14')과 연결하는 전기 브릿지(28)가 제공된다. 이로써, 예열을 위한 제2 전류 회로가 제1 전원(10), 제1 전선(12)의 일부, 제1 용접 전극(6), 전기 도체 스트립(14') 및 전기 브릿지(28)를 포함한다. 이 경우, 예열 전류는 도 6에 화살표로 표시된 것처럼 흐를 수 있다.

Claims (15)

1. 샌드위치 판재를 하나 이상의 추가 부품과 저항 용접하기 위한 방법이며, 샌드위치 판재는 2개의 금속 커버층 및 이들 금속 커버층 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층을 포함하며, 샌드위치 판재의 용접될 영역이 가열됨으로써 열가소성 플라스틱층이 연화되어 커버층들의 압착에 의해 용접 영역 밖으로 변위되고, 상기 커버층들은, 제1 전원을 포함하는 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름에 의해, 샌드위치 판재 측에 배치된 제1 용접 전극 및 추가 부품 측에 배치된 제2 용접 전극을 통해, 상기 추가 부품과 서로 용접되는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법에 있어서,
   샌드위치 판재의 용접될 영역이 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름에 의해 가열되고, 제2 전류 회로가 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체 및 제2 전원을 포함하고,
   전기 도체는 샌드위치 판재의 용접될 영역의 가열을 위해 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역 및 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 고유 전기 저항이 제1 고유 전기 저항보다 큰 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
2. 제1항에 있어서, 먼저 제2 전원이 활성화되어 제2 전류 회로에서 예열을 위한 전류 흐름이 수행되고, 이어서 제1 전원이 활성화되어 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름이 수행되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 전원의 활성화 및/또는 제2 전원의 비활성화를 위해, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값이 고려되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
4. 제3항에 있어서, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값은 적어도 샌드위치 판재의 전기적 특성을 기초로 하는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
5. 제3항에 있어서, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층의 변위를 대표하는 측정값은 용접 전극의 위치를 기초로 하는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
6. 제1항에 있어서, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치되는 전기 도체로서 도체 스트립이 사용되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
7. 제6항에 있어서, 도체 스트립이 스트립 홀더에 의해 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
8. 제1항에 있어서, 제1 용접 전극과 샌드위치 판재 사이에 배치된 전기 도체가 제1 용접 전극 및/또는 샌드위치 판재와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 제2 영역은 샌드위치 판재와 제1 용접 전극의 접촉 영역 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
11. 제1항에 있어서, 전기 도체는 절연을 위한 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 방법.
12. 금속 커버층들(2a, 2b) 사이에 배치된 열가소성 플라스틱층(2c)을 포함하는 샌드위치 판재(2)을 하나 이상의 추가 부품(4)과 저항 용접하기 위한 장치로서,
    샌드위치 판재 측에 배치 가능한 제1 용접 전극(6)과,
    추가 부품 측에 배치 가능한 제2 용접 전극(8)과,
    적어도 제1 및 제2 용접 전극(6, 8)을 통해 용접을 위한 전류 흐름(I_S)을 유도하며, 제1 전원(10)을 포함하는 제1 전류 회로를 제공하기 위한 수단(10, 12)과,
    샌드위치 판재(2)의 열가소성 플라스틱층(2c)을 샌드위치 판재(2)의 용접될 영역 밖으로 변위시키기 위한 수단(6)을 구비한, 샌드위치 판재의 저항 용접 장치에 있어서,
    제2 전류 회로가 제공되며, 이 제2 전류 회로는 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 배치 가능한 전기 도체(14) 및 제2 전원(16)을 포함하고,
    전기 도체는 샌드위치 판재의 용접될 영역의 가열을 위해 제1 고유 전기 저항을 갖는 제1 영역 및 제2 고유 전기 저항을 갖는 제2 영역을 포함하며, 상기 제2 고유 전기 저항이 제1 고유 전기 저항보다 큰 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 장치.
13. 제12항에 있어서, 제1 및 제2 전원(10, 16)과 결합되는 제어부(20)가 제공되며, 이 제어부는, 먼저 제2 전원(16)이 활성화되어 제2 회로에서 예열을 위한 전류 흐름(I_V)이 수행되고, 이어서 제1 전원(10)이 활성화되어 제1 전류 회로에서 용접을 위한 전류 흐름(I_S)이 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 장치.
14. 제13항에 있어서, 제어부(20)는 제1 전원(10)의 활성화 및/또는 제2 전원(16)의 비활성화를 위해, 용접 영역 밖으로의 열가소성 플라스틱층(2c)의 변위를 대표하는 측정값을 고려하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 장치.
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 용접 전극(6)과 샌드위치 판재(2) 사이에 배치된 전기 도체(14)는 도체 스트립인 것을 특징으로 하는, 샌드위치 판재의 저항 용접 장치.

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