KR20080110364A - Frame for self-piercing rivet system - Google Patents

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Abstract

A frame for the self piercing apparatus showing the rigidity high even when being the light weight is provided by applying the trussed structure of having the space of triangle as the basis of C type. A frame for the self piercing apparatus comprises a punch unit(3) is mounted on upper one side; an anvil unit(5) is mounted on down side; an inner structure(10) which is comprised the basic framework of C type in order to mount to correspond the anvil unit to each other; and an outer structure(30) which is comprised the skeleton of C type with the state and constant interval is separated according to the outside.

Description

셀프 피어싱 장치용 프레임{FRAME FOR SELF-PIERCING RIVET SYSTEM}Frame for self-piercing device {FRAME FOR SELF-PIERCING RIVET SYSTEM}

도 1은 종래 기술에 따른 프레임이 적용된 셀프 피어싱 장치의 측면 구성도이다. 1 is a side configuration diagram of a self-piercing device to which the frame according to the prior art is applied.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임이 적용된 셀프 피어싱 장치의 사시도이다. 2 is a perspective view of a self-piercing device to which a frame is applied according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 측면도이다. 3 is a side view of a frame according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임의 측면도이다.4 is a side view of a frame according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 셀프 피어싱 장치용 프레임의 작용하중에 대한 변위 발생 분포도이다. FIG. 5 is a distribution chart of displacement occurrence with respect to a working load of a frame for a self-piercing device according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 발명은 셀프 피어싱 장치용 프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 펀치유닛과 앤빌다이를 장착한 상태로, 상기 앤빌다이에 대하여 펀치유닛이 작동하여 리벳이 강판에 결합되도록 지지력을 제공해주는 셀프 피어싱 장치용 프레임에 관한 것이다. The present invention relates to a frame for a self-piercing device, and more particularly, a self-piercing device that provides a support force for the rivet to be coupled to the steel plate by operating the punch unit with respect to the anvil die while the punch unit and the anvil die are mounted. It is about a dragon frame.

최근 자동차 산업에서는 환경문제에 따른 연비의 향상을 위해 알루미늄 합금 과 플라스틱 재료의 사용을 통하여 경량화를 추진중이며, 작업환경과 제품검사의 개선을 위해 점용접을 교체할 수 있는 접합방법에 대한 고찰이 이루어지고 있으며, 이와 같은 기대에 맞는 접합방식으로서 셀프 피어싱 장치(self-piercing rivet systemr)가 한 예이다.Recently, the automotive industry is promoting the reduction of weight through the use of aluminum alloy and plastic materials to improve fuel efficiency due to environmental problems. A self-piercing rivet systemr is an example of a joining method that meets these expectations.

상기 셀프 피어싱 장치는 종래의 리벳팅이 강판 등의 모재에 리벳 접합용 구멍을 가공하여 모재들을 접합하는데 반해, 유압으로 리벳을 압입하여 모재와 리벳을 소성변형에 의해 접합되도록 하는 리벳팅이며, 최근의 자동차업계에서 많이 채택을 하고 있는 접합방식이다.The self-piercing device is a riveting process in which conventional riveting processes holes for rivet joining to a base material such as steel sheet, and joins the base materials, while hydraulically injecting the rivets to join the base material and the rivet by plastic deformation. Is a joining method that is widely adopted in the automotive industry.

이러한 셀프 피어싱 장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 로봇(미도시)의 아암 선단에 장착되는 C형 프레임(101)이 구비되고, 이 프레임(101)의 상측에는 펀치유닛(103)이 구성되며, 상기 펀치유닛(103)에 대응하여 상기 프레임(101)의 하측에는 앤빌유닛(105)이 구성된다.As shown in FIG. 1, such a self-piercing device is provided with a C-shaped frame 101 mounted on an arm tip of a robot (not shown), and a punch unit 103 is formed above the frame 101. An anvil unit 105 is formed below the frame 101 to correspond to the punch unit 103.

즉, 상기 펀치유닛(103)은 유압에 의해 구동하는 펀치 실린더(111)가 펀치 하우징(113)을 통하여 상기 프레임(101)에 장착되며, 상기 펀치 하우징(113)의 내부에는 펀치 실린더(111)의 작동로드(미도시)에 의해 상기 앤빌유닛(105)에 대응하여 작동하는 펀치(미도시)와 클램퍼(115)가 구성된다. That is, the punch unit 103 is a punch cylinder 111 driven by hydraulic pressure is mounted to the frame 101 through the punch housing 113, the punch cylinder 111 in the punch housing 113 Punch (not shown) and the clamper 115 to operate in response to the anvil unit 105 by the operating rod (not shown) of the.

그리고 상기 앤빌유닛(105)은 상면에 성형골을 형성하는 앤빌다이(117)가 장착봉을 통하여 상기 프레임(101)의 하측에 장착된다. And the anvil unit 105 is mounted on the lower side of the frame 101 is an anvil die 117 to form a molded bone on the upper surface through the mounting rod.

이러한 구성을 갖는 셀프 피어싱 장치는, 상기 프레임(101)을 통하여 로봇 아암(미도시)의 선단에 장착된 상태로, 로봇(미도시)의 거동에 따라 강판의 접합부 를 옮겨 다니며, 셀프 피어싱 리벳 접합작업을 진행하게 된다.The self-piercing device having such a configuration is a state of being attached to the tip of a robot arm (not shown) via the frame 101, and moves the joint of the steel plate in accordance with the behavior of the robot (not shown), self-piercing rivet bonding The work will proceed.

여기서, 종래의 프레임(101)에는 상기 앤빌유닛(105)이 장착되는 C형 구조물의 하측 선단에 상기 펀치유닛(103)의 작동력이 그대로 전달되어 큰 하중이 작용하게 되는데, 이러한 하중에 대비하여 종래의 프레임(101)은 그 강성을 최대한 유지하기 위하여 블록형태로 제작되어 왔다.Here, in the conventional frame 101, the operating force of the punch unit 103 is transmitted to the lower end of the C-type structure in which the anvil unit 105 is mounted, so that a large load acts. Frame 101 has been manufactured in the form of a block to maintain its rigidity to the maximum.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 셀프 피어싱 장치용 프레임을 스틸재 블록형태로 제작함에 따라 그 중량이 무거워져 로봇의 거동에 많은 소비동력을 요하게 하며, 이에 따른 작동 응답성이 떨어지게 하는 단점들을 내포하고 있다.However, as the conventional self-piercing device frame is manufactured in the form of a steel block as described above, the weight becomes heavy, which requires a lot of power consumption for the robot's behavior, and thus impairs the operation responsiveness. .

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 삼각형의 스페이스를 기본으로 한 C형의 트러스 구조를 적용하여 경량이면서도 높은 강성을 나타내는 셀프 피어싱 장치용 프레임을 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above disadvantages, an object of the present invention is to provide a frame for a self-piercing device showing a light weight and high rigidity by applying a C-shaped truss structure based on a triangular space will be.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 셀프 피어싱 장치용 프레임은 상기 펀치유닛과 앤빌유닛을 서로 대응하게 장착하도록 C형의 기본 골격을 이루는 내골격; 상기 내골격과 일정간격 이격된 상태로 그 외부를 따라 C형의 골격을 이루며, 다수개의 연결재를 통하여 내골격과 일체로 기본 골격을 이루는 외골격;으로 이루어는 것을 특징으로 한다.Frame for a self-piercing device of the present invention for achieving the above object is an endoskeleton forming a basic skeleton of the type C to mount the punch unit and the anvil unit corresponding to each other; Forming a C-type skeleton along the outside in the state spaced apart from the internal skeleton and a predetermined interval, and the exoskeleton forming a basic skeleton integrally with the internal skeleton through a plurality of connecting members;

여기서, 상기 내골격과 외골격은 그 사이의 연결재를 사선으로 연결하여 상기 내골격과 외골격 사이에 다수개의 삼각형의 스페이스를 형성하는 C형의 트러스 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Here, the endoskeleton and the exoskeleton is characterized by consisting of a C-type truss structure connecting a connecting material between them diagonally to form a plurality of triangular space between the endoskeleton and the exoskeleton.

또한, 상기 내골격과 외골격이 이루는 C형 트러스 구조는 중앙선을 기준으로 상부와 하부가 서로 대칭되도록 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the C-type truss structure formed by the endoskeletal and the exoskeleton is preferably formed so that the upper and lower symmetry with respect to the center line.

한편, 상기 내골격과 외골격 사이에서 연결재를 통하여 형성되는 다수개의 삼각형의 스페이스의 가장자리에는 그 가장자리를 따라 단차진 보강면을 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, it is preferable to form a stepped reinforcement surface along the edge of the edge of the plurality of triangular space formed between the endoskeleton and the exoskeleton through the connecting material.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레임이 적용된 셀프 피어싱 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레임의 측면도이다. 2 is a perspective view of a self-piercing device to which a frame according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 3 is a side view of the frame according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 실시예에 따른 셀프 피어싱 장치용 프레임(1)은 C형의 골격을 가지며, 상부 일측 선단에는 펀치유닛(3)을 장착하고, 상기 펀치유닛(3)에 대응하여 그 하부 일측 선단에는 앤빌유닛(5)을 장착한다.First, the frame 1 for the self-piercing device according to the present embodiment has a C-shaped skeleton, and a punch unit 3 is mounted at one upper end of the upper portion, and corresponding to the punch unit 3 at the lower one end thereof. Install the anvil unit (5).

이러한 셀프 피어싱 장치용 프레임(1)의 기본 구성은 상기 펀치유닛(3)과 앤빌유닛(5)을 서로 대응하게 장착하도록 C형의 기본 골격을 이루는 내골격(10)을 구성하고, 상기 내골격(10)과 일정간격 이격된 상태로 그 외부를 따라 C형의 골격을 이루며, 6개의 연결재(20)를 통하여 상기 내골격(10)과 일체로 기본 골격을 이루는 외골격(30)으로 구성된다. The basic configuration of the frame (1) for the self-piercing device constitutes the internal skeleton (10) forming a basic skeleton of the type C to mount the punch unit (3) and the anvil unit (5) to correspond to each other, the internal skeleton (10) ) Form a skeleton along the outside in a state spaced apart and a predetermined interval, and consists of an exoskeleton (30) forming a basic skeleton integrally with the endoskeletal (10) through six connecting members (20).

즉, 상기 내골격(10)과 외골격(30)은 그 사이의 6개의 연결재(20)가 상기 펀치유닛(3)의 작동력 방향에 대하여 사선방향으로 연결되어 상기 내골격(10)과 외골 격(30) 사이에 7개의 삼각형상의 스페이스(S)를 형성하는 C형의 트러스 구조를 이룬다.That is, the endoskeletal 10 and the exoskeleton 30 are six connecting members 20 therebetween are connected in an oblique direction with respect to the direction of the operating force of the punch unit 3, the endoskeletal 10 and the exoskeleton 30 A C-shaped truss structure is formed to form seven triangular spaces S therebetween.

여기서, 상기 내골격(10)과 외골격(30)이 이루는 C형 트러스 구조는 중앙 수평선(L)을 기준으로 상부와 하부가 서로 대칭되도록 형성되는 것이 바람직하다.Here, the C-type truss structure formed by the endoskeletal 10 and the exoskeleton 30 is preferably formed so that the upper and lower symmetry with respect to the central horizontal line (L).

즉, 상기 7개의 스페이스(S)는 중앙 수평선(L)을 기준으로 상부에 3개와 하부에 3개가 형성되며, 상기 중앙 수평선(L)상에 하나의 삼각형상의 스페이스(S)가 2등분되어 형성되는 구조를 갖는다. That is, the seven spaces S are formed at the top and three at the bottom of the central horizontal line L, and one triangular space S is formed in two at the center horizontal line L. It has a structure.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임(1)은 상기 내골격(10)과 외골격(30) 사이에서 6개의 연결재(20)를 통하여 형성되는 7개의 삼각형상의 스페이스(S)의 가장자리를 따라 단차진 보강면(F)을 일체로 형성하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, as shown in Figure 4, the frame 1 according to another embodiment of the present invention is seven triangular space formed through the six connecting members 20 between the endoskeletal 10 and the exoskeleton 30 A stepped reinforcement surface (F) is integrally formed along the edge of (S).

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 셀프 피어싱 장치용 프레임(1)은, 건축물의 트러스 구조를 응용하여 적용된 것으로, 삼각형의 스페이스(S)를 기본으로 한 C형의 트러스 구조를 취하고 있다.Therefore, the frame 1 for a self-piercing apparatus which has the above structure is applied by applying the truss structure of a building, and takes the C-type truss structure based on triangular space S. As shown in FIG.

이러한 C형의 트러스 구조를 갖는 프레임(1)은 상기 앤빌유닛(5)에 대한 펀치유닛(3)의 작동력을 지지해 주도록 높은 강성을 가지며, 무엇보다 그 중량을 줄일 수 있으므로 로봇의 아암 선단에 장착된 상태로 로봇 거동에 필요한 소비동력을 줄일 수 있다.The frame 1 having the C-type truss structure has a high rigidity to support the operating force of the punch unit 3 with respect to the anvil unit 5, and above all, the weight thereof can be reduced so that it is at the tip of the arm of the robot. When equipped, it can reduce the power consumption required for robot operation.

한편, 상기 프레임(1)의 경량화에 따라 로봇에 장착된 상태로 로봇의 작동 응답성도 향상시킬 수 있게 된다. On the other hand, as the weight of the frame 1 is reduced, the operation response of the robot can be improved while being mounted on the robot.

이와 같이, 본 실시예에 따른 셀프 피어싱 장치용 프레임이 갖는 가장 중요한 특성는 경량이면서도 강성이 크다는 것이다. 즉, 경량이 가능한 것은 내,외골격(10,30) 및 6개의 연결재(20)가 입체적으로 배치되어 응력을 균등하게 분담하도록 설계되어 있는 스페이스 프레임 고유의 역학적 특성을 따르며, 내,외골격(10,30) 및 연결재(20)가 종횡으로 거의 균등하게 배치되어 상호간의 변형을 구속하면서 압축력이 작용하는 위치에 대해서도 좌굴을 방지하는 것이 궁극적으로는 경량화 및 높은 강성 확보를 가능하게 하는 것이다. As such, the most important characteristic of the frame for the self-piercing device according to the present embodiment is that it is lightweight and rigid. That is, the light weight is possible according to the inherent mechanical characteristics of the space frame designed to share the stress evenly by the three-dimensional arrangement of the internal and external exoskeleton (10,30) and the six connecting members (20), 30) and the connecting member 20 are arranged almost equally longitudinally and horizontally to prevent buckling at the position where the compressive force acts while restraining the deformation between each other, ultimately, it is possible to reduce the weight and secure high rigidity.

도 5에서는 본 실시예에 따른 셀프 피어싱 장치용 프레임의 작용하중에 대한 변위 발생 분포를 나타내는 도면으로, 프레임의 두께를 30mm로 하였을 경우, 6톤의 작용하중에 대하여 상기 앤빌유닛의 장착부 최대 변위 발생량이 약 2mm 이하로 나타났으며, 이러한 결과는 기존의 프레임이 갖는 앤빌유닛 장착부의 최대 변위 발생량보다 작게 나타나는 것으로 본 발명은 종래 프레임보다 경량화를 이루면서도 앤빌유닛 장착부의 변위 발생을 최소화하는 더욱 개선된 효과를 나타냄을 알 수 있다.FIG. 5 is a diagram showing a distribution of displacements of the working load of the frame for a self-piercing device according to the present embodiment. When the thickness of the frame is 30 mm, the maximum displacement generation amount of the mounting portion of the anvil unit is 6 tons. 2 mm or less, and this result is smaller than the maximum displacement of the anvil unit mounting portion of the conventional frame. The present invention provides a further improvement in minimizing the displacement of the anvil unit mounting portion while reducing the weight of the conventional frame. It can be seen that the effect.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 셀프 피어싱 장치용 프레임에 의하면, 내골격과 외골격 사이에 삼각형상의 스페이스를 형성하도록 연결재를 작동력에 대하여 사선방향으로 연결하여 C형의 트러스 구조를 형성함으로써 펀치유닛의 작동력에 대한 높은 강성을 나타내며, 무엇보다 그 중량을 줄일 수 있으므로 로봇의 아암 선단에 장착된 상태로 로봇 거동에 필요한 소비동력을 줄임과 동시에, 로봇의 작동 응답성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the frame for a self-piercing device according to the present invention as described above, by connecting the connecting member in an oblique direction to the operating force to form a triangular space between the endoskeletal and the exoskeleton to form a C-type truss structure to the operating force of the punching unit It shows high rigidity and, above all, the weight can be reduced, so that the power consumption required for the robot behavior can be reduced while being mounted on the arm tip of the robot, and the operation response of the robot can be improved.

Claims (4)

상부 일측에는 펀치유닛을 장착하고, 상기 펀치유닛에 대응하여 하부 일측에는 앤빌유닛을 장착하는 셀프 피어싱 장치용 프레임에 있어서, In the frame for a self-piercing device mounted to the upper one side and the punch unit, the lower one side to mount the anvil unit corresponding to the punch unit, 상기 펀치유닛과 앤빌유닛을 서로 대응하게 장착하도록 C형의 기본 골격을 이루는 내골격; An endoskeleton forming a basic skeleton of a C-shape to mount the punch unit and the anvil unit correspondingly; 상기 내골격과 일정간격 이격된 상태로 그 외부를 따라 C형의 골격을 이루며, 다수개의 연결재를 통하여 내골격과 일체로 기본 골격을 이루는 외골격;으로 이루어는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 장치용 프레임.Self-piercing device frame, characterized in that consisting of the skeleton to form a C-shaped skeleton along the outside in the state spaced apart from the internal skeleton, and a plurality of connecting members integrally with the internal skeleton. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내골격과 외골격은 그 사이의 연결재를 상기 펀치유닛의 작동력 방향에 대하여 사선방향으로 연결하여 상기 내골격과 외골격 사이에 다수개의 삼각형의 스페이스를 형성하는 C형의 트러스 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 장치용 프레임.The inner skeletal and the exoskeleton is a self-piercing, characterized in that made of a C-type truss to form a plurality of triangular spaces between the endoskeleton and the exoskeleton by connecting the connecting material between them in an oblique direction with respect to the operating force direction of the punch unit Frame for the device. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내골격과 외골격이 이루는 C형 트러스 구조는 중앙 수평선을 기준으로 상부와 하부가 서로 대칭되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 장치용 프레임.C-type truss structure formed by the endoskeleton and the exoskeleton is a frame for a self-piercing device, characterized in that the top and bottom are formed to be symmetrical with respect to the center horizontal line. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내골격과 외골격 사이에서 연결재를 통하여 형성되는 다수개의 삼각형의 스페이스의 가장자리에는 그 가장자리를 따라 단차진 보강면을 형성하는 것을 특징으로 하는 셀프 피어싱 장치용 프레임.Frames for self-piercing device, characterized in that the step of forming a stepped reinforcement surface along the edge of the plurality of triangular space formed through the connecting material between the endoskeleton and the exoskeleton.
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