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KR20020037744A - 기능성 부재의 부착 방법, 그리고 다이, 기능성 부재,부품 조립체 및 플런저 장치 - Google Patents

기능성 부재의 부착 방법, 그리고 다이, 기능성 부재,부품 조립체 및 플런저 장치 Download PDF

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KR20020037744A
KR20020037744A KR1020027000349A KR20027000349A KR20020037744A KR 20020037744 A KR20020037744 A KR 20020037744A KR 1020027000349 A KR1020027000349 A KR 1020027000349A KR 20027000349 A KR20027000349 A KR 20027000349A KR 20020037744 A KR20020037744 A KR 20020037744A
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KR
South Korea
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sheet metal
functional member
die
shape
metal portion
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Application number
KR1020027000349A
Other languages
English (en)
Inventor
바베이리
Original Assignee
프로필 페르빈둥스테크닉 게엠베하 운트 컴파니 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 프로필 페르빈둥스테크닉 게엠베하 운트 컴파니 카게 filed Critical 프로필 페르빈둥스테크닉 게엠베하 운트 컴파니 카게
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Abstract

본 발명은 판금부에 기능성 부재, 특히 패스닝 부재를 액밀 및/또는 기밀 방식으로 부착하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 중공의 헤드 세그먼트가 제공된 기능성 부재가 다이(214)에 의해 지지되는 판금부(212)에 대하여 눌려지고 판금재는 중공의 헤드 세그먼트의 변형이 동시에 이루어질 때 헤드 세그먼트의 변형에 의해 언더컷(324)으로 변형되며 판금부는 다이(214)의 부품(216)에 의해 정의되는 성형 영역에서 형상화된다. 상기 부품은 성형 공정 중에 고정 포지션을 유지하나 부분적으로 다이로부터 제거되어 판금부에 부착된 기능성 부재가 추출되도록 한다. 본 발명은 또한 다이, 기능성 부재, 조립체 부재 및 다이 배열에 관한 것이다.

Description

기능성 부재의 부착 방법, 그리고 다이, 기능성 부재, 부품 조립체 및 플런저 장치 {METHOD FOR PLACING A FUNCTIONAL ELEMENT； DIE. FUNCTIONAL ELEMENT； ASSEMBLY ELEMENT AND DIE ARRANGEMENT}
전술한 종류의 기능성 부재를 판금부에 부착하는 방법은 독일특허 DE 196 47 831호에 공지되어 있으며, 여기에서 판금재는 일체형의 재성형 다이(reforming die)가 기능성 부재와 판금부 사이에 놓이고 기능성 부재가 판금부와 함께 눌려짐으로써 기능성 부재가 언더컷(undercut) 형상으로 걸림 결합(hooked engagement)된다.
또한 추가의 결합 부재 없이 금속판을 다이에 누르고 플런저에 의해 고정된앤빌(anvil)의 방향으로 잡아당김으로써 금속판을 서로 결합하는 것이 공지되어 있다. 앤빌의 측부에 배열되는 다이의 가동식 라멜러(lamella)는 하부 판금부가 앤빌에 도달할 때 반경방향 외측으로 구부러져서 움직인다. 이러한 방식으로 금속판을 서로 체결하는 환형의 칼라가 형성된다.
본 발명의 목적은 전술한 방법 및 장치, 즉 판금부와 기능성 부재 사이에서 양호한 결합을 보장하고 가급적 제조가 용이한 기능성 부재, 판금부와 여기에 부착되는 기능성 부재 및 다이 장치로 이루어지는 부품 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명은 부착 방법, 구체적으로는 액밀(liquid-tight) 및/또는 기밀(gas-tight) 기능성 부재, 특히 패스너 부재(fastener element)를 판금부에 부착하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법에 사용될 수 있는 다이 및 기능성 부재, 그리고 본 발명에 따른 방법으로 제조될 수 있는 부품 조립체에 관한 것이다.
볼트 또는 너트와 같은 기능성 부재는 예를 들어 판금부에 매우 다양한 부품이 결합될 수 있도록 자동차 제조에서 판금부에 부착된다.
도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 판금부에 부착될 수 있는 기능성 부재의 부분종단면도.
도 2는 도 1의 기능성 부재가 판금부에 부착된 후를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위한 다이로서 도 4의 절제면 Ⅲ-Ⅲ에 따른 부분종단면도.
도 4는 도 3에 도시한 다이의 평면도.
도 5a 내지 5h는 본 발명에 따른 결합 방법의 상이한 단계를 순차적으로 보여주는 것으로 각각 세팅 헤드에 배열된 기능성 부재와 도 3 및 도 4에 따른 다이의 종단면도.
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 플런저 장치의 바람직한 실시예를 설명하는 순서도.
상기 목적은 본 발명에 따른 방법으로서, 다이에 의해 지지되는 판금부에 대하여 눌려지는 중공의 헤드부가 제공되는 기능성 부재에 의해 달성되며, 중공의 헤드부 변형과 동시에 판금부를 다이의 형상부로 정의된 재성형 공간으로 변형하고, 판금재는 헤드부의 변형에 의해 만들어진 언더컷으로 성형되고, 형상부는 재성형되는 동안 움직이지 않도록 잡히지만 판금부에 부착된 기능성 부재를 제거하기 위해 다이로부터 부분적으로 들어올려진다.
판금부에 기능성 부재를 부착하는 것은 기능성 부재의 헤드부에 언더컷이 처음부터 존재하지는 않으나 부착되는 동안 헤드부의 변형에 의해서만 형성되는 재성형 결합 기술인 본 발명에 따라 이루어진다. 판금부와 기능성 부재 모두가 공정 중에 상당히 변형되더라도 놀랍게도 저비용으로 판금부와 기능성 부재 사이에서 양질의 결합을 제공하며 판금부가 천공되지 않는 신뢰적인 방법을 얻을 수 있다.
그 결과, 판금부는 여전히 완벽하게 액밀 및/또는 기밀 상태이며 후속적으로기능성 부재를 부착할 수 있고, 따라서 이러한 특성이 필요 불가결한 여건에서 사용될 수 있다.
그러나, 기능성 부재가 예를 들어 너트인 경우 미리 천공된 판금부를 필요로 하거나 이러한 경우를 만들면 대체로 이러한 형태로의 작업 또한 가능하다.
기능성 부재는 공지된 방식인 냉간 성형 또는 다른 적절한 부가 방법 어느 것에 의해서도 제조될 수 있다.
다이의 형상부는 재성형 동안에 고정된 위치에 남지만 기능성 부재가 부착된 판금부를 제거하기 위해 가동식으로 지지된다. 이들은 전체 다이를 교체할 필요 없는 저비용의 마모성 부품으로 대체될 수 있다.
본 발명의 방법을 실시하기 위한 바람직한 다이는 다음의 특징을 갖는다.
중공의 몸체가 판금부를 지지하도록 제공되고 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 벽을 통해 받침 부재(abutment element)를 수용하는 공간으로 합쳐지는 단부면을 갖고, 상기 받침 부재는 상기 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 벽과 이격되어 쐐기형 단면을 갖는 환형의 간극을 형성하며 상기 중공 몸체의 단부면에 인접한 받침 부재의 단부면은 상기 중공 몸체의 단부면과 이격되고 환형의 표면에 의해 둘러싸이는 돔형의 돌출부를 가지며, 복수, 바람직하게는 2개 내지 8개, 특히 4개의 형상부, 바람직하게는 동일한 디자인의 형상부가 쐐기형의 환형 간극 내에서 다이의 종축 둘레에 배열되고 원뿔형 벽과 받침 부재 모두의 위에 지지되며 상기 형상부 사이와 받침 부재의 이격된 단부 사이에 형성되는 재성형 공간을 통해 상기 형상부의 돌출 형상으로 돌출한다.
본 발명에 따른 기능성 부재는 판재, 구체적으로는 판금부에 리벳 결합되도록 설계된 샤프트부 및 헤드부를 포함하고, 상기 헤드부는 적어도 중공으로 만들어지며 적어도 상기 샤프트부와 대략 동일한 외경을 갖는다.
본 발명에 따라 제조되는 부품 조립체는 상기 기능성 부재의 중공 헤드부가 반경 방향 외측으로 돌출하여 서로 이격되는 2개의 환형 벌지(bulge)를 형성하도록 변형되고 이들 사이에 언더컷이 있고 상기 판금재는 그 내부에서 움직이지 않도록 수용되며, 상기 판금부는 기능성 부재의 언더컷 쪽으로 연장되도록 설계된다.
본 발명은 특히 샤프트부가 변형되는 위험 없이 기능성 부재를 삽입하도록 설계되고 특히 실린더에 나선이 형성된 플런저 장치를 얻기 위한 것이다. 상기 목적을 위해, 본 발명에 따른 플런저 장치는 다음의 특징을 갖는다.
- 외측 플런저를 구비하고,
- 상기 기능성 부재용 수용 위치와 상기 기능성 부재를 위한 삽입 위치 사이의 외측 플런저의 플런저 통로 내에 있는 외측 플런저에 대하여 변위 가능하게 배열되는 내측 플런저를 구비하며, 상기 기능성 부재는 상기 수용 위치의 플런저 통로 내부에 바람직하게는 측부로부터 삽입될 수 있고, 상기 기능성 부재의 헤드부는 삽입 위치에 있는 경우에 플런저 장치로부터 외측으로 돌출하고,
- 상기 외측 플런저에 의해 지지되는 적어도 2개의 세그먼트를 구비하며, 상기 세그먼트는 기능성 부재의 샤프트부의 형상부 쪽으로 결합할 수 있는 내측에 형상부를 갖는 것이 바람직하고 기능성 부재의 샤프트부로부터 이격된 개방 위치와 샤프트부의 형상부와 결합하고 있는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 방법, 그리고 본 발명에 따른 다이, 본 발명에 따른 기능성 부재, 본 발명에 따른 부품 조립체 및 본 발명에 따른 플런저 장치의 보다 바람직한 실시예는 청구범위, 상세한 설명 및 도면에 기재되어 있다.
첨부도면을 참조하여 이하의 실시예에서 본 발명을 설명한다.
오늘날 판금부에 기능성 부재를 부착하는 것은 세팅 헤드와 다이의 협동으로 프레스 또는 로봇에 의한 판금 작업으로 이루어지는 것이 일반적이며, 다이는 예를들어 프레스의 하부 툴(lower tool)에 장착되고 세팅 헤드는 상부 프레스 툴 또는 프레스의 중간 플레이트에 장착된다. 다른 장착 가능성 또한 있을 수 있다. 다이는 예를 들어 프레스의 중간 플레이트에 부착되고 세팅 헤드는 프레스의 상부 툴에 장착된다. 다이가 상부 툴에 부착되고 세팅 헤드가 프레스의 하부 툴 또는 중간 플레이트에 부착되는 반대의 배열 또한 가능하다. 또한 다이 및 세팅 헤드가 프레스에 반드시 있어야 할 필요는 없으며, 이들은 예를 들어 로봇에 의해 서로 가까워지고 멀어지도록 이동되거나 상이한 종류의 툴로 대치될 수 있다.
각각 사용되는 세팅 헤드 또는 이와 연관된 툴은 공지된 바와 같이 흔히 각각의 경우에 다이의 고정 단부면 또는 연관된 다이 수용 툴의 상측에 대하여 판금부를 클램프하는 튜브형 홀드 다운 부재(tubular hold down member)이다. 본 발명에 따른 기능성 부재 및 다이, 그리고 기능성 부재를 삽입하기 위한 방법의 바람직한 실시예를 도 1 내지 도 6을 참조하여 이하에서 설명한다.
도 1은 우선 첫째로 볼트 부재의 형태인 기능성 부재(210)를 도시하며, 샤프트부(210b)는 나선(211)을 갖고 중공 헤드부(210a)는 적어도 샤프트부(210b)와 대략 동일한 외경을 갖는다. 샤프트부(210b)는 반드시 나선(211)을 가져야 할 필요는 없으나 각각 의도한 기능을 얻을 수 있도록 이로부터 벗어난 설계로 선택될 수 있다. 샤프트부(210b)는 예를 들어 평탄한 가이드 스피것(spigot) 또는 카펫 아일릿(eyelet)에 스냅 결합을 허용하는 환형의 그루브를 가진 카펫 고정 핀으로서 만들어질 수 있다. 이 기능성 부재는 다른 가능성 중에서도 샤프트부(210b) 및 헤드부(210a)가 적어도 대략 동일한 외경을 가져서 봉재나 선재 또는 튜브형 부분이 저비용으로 만들어질 수 있도록 하는 것이 특히 유리하다. 그러나 샤프트부(210b) 및 헤드부(210a)가 절대적으로 동일한 외경을 가질 필요는 없고, 직경이 상당히 상이할 수 있다. 그러나 이것은 기능성 부재의 제조에 있어서 보다 많은 노력을 필요로 한다는 것을 의미한다. 즉, 샤프트부의 외경은 헤드부의 외경보다 크거나 작을 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 헤드부(210a)는 환형의 원통형 공간(221)을 형성하는 실린더 보어(220)를 가지며, 예를 들어 드릴 가공 또는 냉간 성형 공정에 의해 만들어질 수 있다. 본 예시에서, 공간(221)은 샤프트부(210b) 쪽 방향으로 샤프트부(210b)와 경계를 이루는 환형의 그루브(260) 바로 전에서 끝나며 이것은 사실상 종축에 직각인 횡방향 벽(262)이고 벽(266) 쪽으로 부드럽게 반경(265)을 가져서 약간 오목하다. 이와는 대안적으로, 상기 횡방향 벽은 평면 또는 원뿔형 리세스(262)를 가질 수 있다. 그러나 이것이 절대적으로 필요한 것은 아니다. 기능성 부재가 튜브형 재료로 만들어지는 경우, 보어(220)는 또한 샤프트부(210b)로 연장하지만, 샤프트부(210b)의 영역에 있는 보어(220)의 직경은 헤드부(210a)에 있는 보어(220)의 직경보다 대체로 작아서 판금부(212)에 부착하는 동안 기능성 부재의 헤드부만이 변형된다.
헤드부(210a)의 원통형 환형 벽(266)은 샤프트부(210b)로부터 이격된 단부 영역(264)에서 둥글게 테이퍼를 이루어서 포탄형(bullet-like) 디자인 또는 시가(cigar) 형상(268)을 가지며, 단부(270)는 폐쇄되지 않고 개방되어 있으며 실린더 보어(220)의 직경보다 상당히 작은 구멍(272)을 형성한다. 기능성 부재의 단부 영역(264)은 요컨대 평면을 가지고 구형으로 둥근 개방 단부면(270)이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 단부면(270)과 구멍(272) 사이의 기능성 부재의 중공 단부 영역(274)은 원뿔대로 형성되고, 실질적으로 헤드부(210a)의 단부 영역(264)이 환형이고 대략 45°의 원뿔 각도를 포함하도록 내측 경사면(274)이다. 헤드부(210a)의 중공 영역의 벽 두께는 적어도 이 영역의 전체 길이에 걸쳐서 대략 동일하다. 참조부호 236은 기능성 부재(210)의 중앙 종축을 나타내며 샤프트부(210b) 및 헤드부(210a)가 이 중앙 종축(276)에 대하여 서로 축 방향으로 배열되어 있는 것을 볼 수 있다. 본 실시예에서는 기능성 부재의 헤드부(210a)가 환형의 단면을 가지고 있지만 이러한 형상으로부터 벗어난 단면을 가질 수 있으며, 장착된 상태에서 특히 회전에 대하여 보다 안전이 요구되는 경우, 예를 들어 다각형이나 종방향 그루브 또는 종방향 리브를 갖는 형상일 수 있다.
전술한 바와 같이, 기능성 부재(210)는 봉재, 선재 또는 튜브형 재료로 만들어질 수 있으며, 실질적으로 압연 공정에 의해 기능성 부재의 외측 디자인 형상을 형성하고, 선택적으로 드릴링 또는 보링 공정의 조합에 의해 실린더 보어(220)를 형성한다. 이에 대한 대안으로, 상기 부재는 냉간 성형 공정 또는 고압 재성형 공정에 의해 형성될 수 있으며, 특히 상기 부재를 위한 초기 재료로서 튜브형 재료가 사용되는 경우에 가능하다.
고압 재성형 공정이 사용되는 경우, 기능성 부재의 외측 디자인 형상은 튜브형 부분을 수용하는 형태로 형상을 만듦으로서 나선이 형성될 수 있으며, 즉 그러면 나선을 형성하는 압연 공정은 여분이 된다.
도 2는 기능성 부재(210)가 판금부(212)에 장착된 상태를 도시한다. 헤드부(210)는 상기 부착 방법에 의해 상당히 변형되고 폼-록(form-locked) 방식으로 결합되어 항아리 모양의 판금부(212) 리세스(276)가 형성되도록 하며, 헤드부(210b)는 판금부(212)를 통과하지 않아서 판금부 아래에 물이 있는 경우에 기능성 부재(210) 둘레의 판금부를 통해 판금부 상측에 도달할 수 없도록 하는 수밀 결합이 존재하게 된다.
이하에서 도 2에 따른 부품 조립체를 상세하게 설명한다.
도 3 및 도 4에 따른 다이는 판금부에 상기 부재를 부착하기 위해 사용된다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 다이는 4개의 세그먼트 또는 형상부(216)를 가지며 이것은 다이의 축방향(222)으로 이동되어 일단 기능성 부재가 부착된 판금부를 제거할 수 있다.
도 3 및 도 4에서 형상부(216)는 각각 중앙 종축(222) 쪽으로 경사져서 역전된 원뿔대의 형태인 형상면(226)과 접촉하는 경사진 부분 원뿔 외측면(217a)을 가지며, 형상부(216)는 다이(214)의 종축(222)과 직각으로 연장하고 중앙에 배열된 받침 부재(234)의 환형 쇼울더(280) 바로 위에 배열되는 하부면(278)을 가지며, 본 예시에서 받침 부재(234)는 압축 코일 스프링(228)에 의해 도 3의 위쪽으로 눌려져 있다. 즉, 압축 코일 스프링(228)은 종축(222)과 동축으로 배열되는 받침 부재(234)의 원통형 보어(282) 내에 위치되며, 일 단부는 받침 부재(234)에 있는 보어(282)의 폐쇄 단부를 누르고 타 단부는 프레스의 하부 툴을 누르며, 다이(214)는 상기 하부 툴에 배열된다. 이에 대한 대안으로, 도 3의 다이(214) 하부에는 기부(base part)가 제공되며 이에 대하여 압축 코일 스프링(228)이 지지된다. 이러한 설계는 상기 다이가 개별 부품이 손실되지 않는 유닛으로 되는 장점을 갖게 된다.
4개의 핀(284)이 반경 방향으로 다이(214)의 실린더 벽을 통과하여 돌출하고, 각 핀(하나의 핀만 도시함)의 자유 단부(286)는 각각 연관된 형상부(216)의 대응하는 리세스(288) 내부로 돌출한다. 이러한 방식의 핀(284)은 형상부의 최대 외측 이동을 제한하고(도 5에 도시함) 형상부(216)를 다이(214)의 원하는 반경 방향 배열로 유지시킨다. 각 형상부(216)의 리세스(288) 각각의 폭은 핀(284)의 각 단부(286) 직경과 적어도 실질적으로 대응하여서 상기 세그먼트 또는 형상부(216)가 상기 다이가 열린 상태(도 5h 참조)로부터 도 3의 닫힌 상태로 복귀하였을 때 핀(284)이 이들을 안내하도록 한다.
도 3 및 도 4에서 볼 수 있듯이, 받침 부재(234)는 환형의 쇼울더(280) 위에 원통형 형상부(234a)를 가지며, 그 단부(234b)는 형상부(216)에 대하여 각각 경계를 이루는 대략 원통형 재성형 공간(230)의 기부(base)를 형성한다(도 5c 참조). 한가지 유의할 것은, 본 실시예에서 받침 부재(234)의 단부(234b)는 중앙 종축(222)과 직각인 환형의 표면(234d)에 의해 둘러싸이고 중심에 배열되는 돔형의 돌출부(234c)를 갖는다는 것이다.
다이가 닫힌 상태에서, 형상부(216)의 반경 방향 내측으로 향한 부분 환형의 원통면(217b)은 받침 부재 상부(234a)의 원통형 외측면과 접촉한다. 또한 형상부(216) 각각의 상단부 영역에는 종축과 대면하는 비드형(bead-like) 또는 노즈형(nose-like)의 돌출부(220)가 제공되며, 이것에 의해 판금부(212)의 판금재는 이하에 설명하는 방식으로 기능성 부재(210)가 눌려져서 언더컷이 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 노즈형 돌출부(220)는 재성형 공간(230)의 횡방향 경계를 형성한다. 반경 방향으로 연장하는 그루브(231)는 형상부(216)의 단부면(232)에 작용하여 그 사이에 놓인 노즈(233)가 대략 반원형 단면의 그루브(231)의 기부(235)를 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 다이의 종축(222)에 대하여 경사지도록 한다. 그루브(231)는 일반적으로 둥근 모양이며, 그 사이에 놓인 노즈(233)와 유사하고, 회전에 대하여 안전을 제공한다. 본 예시에서는 8개의 그루브(231) 및 8개의 노즈(233)가 존재하며 상이한 개수 또한 가능하다.
이하, 도 5a 내지 도 5h를 참조하여 다이(214)를 이용하여 판금부(212)에 기능성 부재(210)가 어떻게 부착될 수 있는가를 설명한다.
도 5a는 시작 상태를 도시하며, 다이(214)가 프레스의 하부 툴(301) 내에 위치되고, 판금부(212)는 다이 위에 배열되며, 형상부(210)는 예를 들어 기능성 부재(210)의 샤프트부(210b)와 세팅 헤드의 외측 플런저(303)의 보어(302) 사이에서 마찰 접촉을 보장하도록 플라스틱으로 만들어진 환형의 스프링(도시하지 않음)에 의해 개략적으로 도시한 세팅 헤드(300) 내에 유지된다. 한가지 유의할 것은, 기능성 부재(210)의 종축(236)은 다이(214)의 종축(222)과 정렬된다는 것이며, 동시에 외측 플런저(303)의 보어의 중심축은 세팅 헤드(300)의 중심축과 일치한다. 또 한가지 유의할 것은, 모든 형상부(216)는 도 3에 따른 하부 위치에 있으며, 즉 다이(214)는 시작 위치에서 닫혀 있다는 것이다. 형상부(216)의 각 리세스(288)의상부 경계는 각 핀(284)의 각 단부(286) 바로 위에 작은 간격을 가지고 놓인다. 이 위치는 중력에 의해 발생하며 핀에 의해 안내된다. 압축 코일 스프링(228)은 받침 부재(234)를 위쪽으로 눌러서 받침 부재(234)의 환형 쇼울더(283)가 다이(214)의 계단형 보어(287)의 환형 쇼울더(285)와 접촉하고 받침 부재(234)의 환형 쇼울더(280)가 각 형상부(216)의 저면(278) 바로 아래에 배열되도록 한다. 플런저 인서트(304)는 세팅 헤드(300)의 외측 플런저(303) 내에 위치되고 그 하단부(306)는 기능성 부재(210)의 샤프트부(210b)의 상단부(292)를 누른다. 플런저 인서트 또는 내측 플런저(304)가 외측 플런저(303)에 대하여 종축(236) 방향으로 이동할 수 있지만, 도 5a 및 도 5b 내지 도 5h의 외측 플런저(303)에 대하여 최하부 위치에 도달해 있다. 그러나 새로운 기능성 부재(210)를 수용하기 위해 내측 플런저에 대하여 축방향 위쪽으로 끌어올려질 수 있으며, 이것은 이하에서 도 6을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.
여기서 다이(214)는 프레스의 하부 툴(301)의 보어(308) 내에 위치되고, 툴(301)의 상측(310)은 다이의 단부면(296) 및 형상부(216)의 단부면(232)과 평면을 이룬다. 스프링(312)에 의해 위쪽으로 가압되는 복수의 스트리퍼 핀(stripper pin)(314)은 하부 툴(301) 내에 위치되어 프레스에 끼워넣을 때 판금부(212)를 지지한다. 그러나 이들 스트리퍼 핀은 프레스가 닫혔을 경우에 세팅 헤드(300)의 홀드 다운 부재(316)에 의해 작용하는 힘으로 인해 아래쪽으로 눌려져서 다이 영역에서 판금부(212)가 다이(214)의 단부면(296) 및 하부 툴(301)의 상측(310)과 접촉하고 그 사이에서 홀드 다운 부재(316) 및 다이(214) 또는 하부 툴(301)을 움직이지않도록 클램프 할 수 있다.
이렇게 스프링에 의해 가압되는 예를 들어 3개의 스트리퍼 핀(314)은 예를 들어 중앙 종축(222) 둘레에 동일한 각도 간격으로 배열될 수 있으며, 단면도에는 단지 하나의 스트리퍼 핀(314)만이 도시된다.
홀드 다운 부재(316) 또한 실질적으로 도면에서 개략적으로 압축 코일 스프링으로 표시되는 것과 같은 스프링(312)에 의해 판금부(212) 쪽으로 가압되며, 툴 제조에서 매우 잘 알려진 다른 종류의 스프링도 사용될 수 있다.
본 예시에서, 3개의 스프링(316)은 마찬가지로 중심 종축(222) 둘레에 동일한 각도 간격으로 배열되어 홀드 다운 부재(316)가 이들 스프링의 힘에 의해 균일하게 아래쪽으로 눌려지도록 한다.
도 5b는 결합 방법의 제1 단계를 도시하며, 세팅 헤드(300)는 프레스를 닫는 이동으로 인해 도 5a의 예시에 비해 다이(214)를 향해 아래쪽으로 이동되어 있어서, 홀드 다운 부재(316)가 판금부(212)를 자신과 하부 툴(301)의 상측(310) 및 다이와 형상부(216)의 상측(296, 232) 사이에서 움직이지 않게 클램프하고 있다. 스트리퍼 핀(314)은 자신들의 상단부가 하부 툴의 상측(310)과 평면이 될 때까지 스프링(321)의 힘에 대항하여 아래쪽으로 눌려져 있다. 기능성 부재(210)의 단부(270)는 돔형의 돌출부(234c)에 대하여 판금부(212)를 누르고 있다.
플런저(304)는 기능성 부재(210)의 단부(270) 및 판금재를 재성형 공간(230)으로 누르고 이로 인해 받침 부재(234)는 스프링(228)의 힘에 대항하여 약간 아래쪽으로 이동되어서, 재성형 공간(230)이 깊어진다. 이렇게 하는데 있어서,판금부(212)에 리세스(212a)가 형성된다. 환형의 쇼울더(280)는 형상부(216)의 하측(278)으로부터 이격되고 마찬가지로 환형의 쇼울더(283)는 환형의 쇼울더(282)로부터 이격된다. 세팅 헤드 및 기능성 부재를 통해 판금부(212)에 가해지는 힘은 형상부(216)를 이동시키지 않으며, 그 이유는 형상부(216)는 판금부(212)에 기능성 부재의 부착이 완료될 때까지 항상 동일한 위치에 남아 있기 때문이다. 계속하여 프레스가 닫혀짐에 따라, 내측 플런저(304) 및 외측 플런저(303)는 홀드 다운 부재(316)에 대하여 아래로 이동하고, 이렇게 함으로써 받침 부재(234)를 도 5c의 최하부 위치로 눌러서 판금부의 리세스를 더욱 깊게 한다.
프레스의 닫는 동작이 계속됨에 따라, 판금부(212)의 리세스(212a)는 판금부(212)가 최종적으로 받침 부재(234)의 궁형 돌출부(234c)와 기능성 부재(210)의 헤드부(210a) 단부(270) 사이에서 클램프될 때까지 형상부(216)가 축을 벗어나지 않은 채 그 하단부가 더욱 넓어지며, 궁형의 돌출부(234c)는 판금부에서 약간 위쪽으로 향한 덴트(dent)(212b)를 형성하여 기능성 부재의 단부에 있는 구멍(272) 쪽으로 약간 눌려지도록 한다.
프레스를 닫는 동작의 다음 단계에서, 기능성 부재(210)의 헤드부(210a)에 가해지는 힘으로 인해 헤드부(210a)의 하단부가 변형되어 도 5d에 도시한 형태가 형성된다. 판금부(212)는 기능성 부재의 헤드부(210a) 단부(270)가 판금부를 궁형 돌출부(234c) 둘레의 덴트(212b)에 부분적으로 놓이도록 노즈형 돌출부(220)의 둥근 에지 둘레에 놓이고 이러한 변형이 이루어지는 동안 판금부(210a)의 단부가 변형되어서, 기능성 부재가 반경 방향 외측으로 약간 팽창되도록 하며, 이 때 앞쪽의단부면(270) 둘레 영역은 축방향 내측으로 변형되고 구멍(272)은 헤드부(210a)의 오목한 영역(210c)에 위치하게 된다.
도 5e는 도 5d와 유사하나, 판금부(212)가 더욱 많이 변형된 것을 볼 수 있다.
다이(214)의 세팅 헤드(300)의 외측 플런저(303) 하단부는 판금부(212)에 더욱 접근되어 있다. 도 5e에서는 헤드부(210)의 원통형 벽 영역이 접혀짐에 따라 반경 방향 외측으로 돌출하는 벌지(bulge)(320)가 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 또한, 헤드부(210a)의 앞쪽 단부(264)로부터 형성된 반경 방향 내측으로 향하는 영역(212b)으로 헤드부(210a)의 벽을 향해 반경 방향 내측으로 합쳐지는 지점(322)에는 전술한 환형의 폴드(fold) 또는 환형의 벌지가 존재한다.
도 5f에 따른 상태에 도달하면, 기능성 부재(210)가 헤드부(210a)를 더욱 크게 눌러서 지점(322)에 있는 환형의 폴드가 변형 공간(230) 내에서 형상부의 반경 방향 내측으로 향하는 돌출부(220) 아래로 이동하고 판금부(212)는 이 돌출부 둘레에 대응하여 구부러진다. 또한, 헤드부(210a)의 하단부는 판금부를 받침 부재의 환형 쇼울더(234d)에 대하여 눌러서, 변형 공간(230)이 거의 가득 차도록 한다. 환형의 폴드(320)는 도 5e에 비해 더욱 많이 구부러지고 돌출부(220) 둘레의 판금부(212)의 환형 폴드(326)는 이미 환형 폴드(320)와 환형 폴드(322) 사이에 형성되는 반경 방향 내측으로 향한 환형의 벌지(324) 내에 끼워져 있게 된다.
판금부의 컵 모양 리세스의 기부 영역 벽으로부터 천이하는 영역의 또 다른 환형 폴드(328)가 기능성 부재의 헤드부(210a)의 환형 폴드(322)를 따라 형성되어판금부와 기능성 부재 사이에서도 폼-록(form-locked) 결합이 존재하게 된다. 외측 플런저의 하단부(330)는 도 5f의 상태로 다이(214)에 더욱 접근되어 있다.
프레스의 닫는 동작은 도 5g에 도시한 바와 같이 프레스가 닫힌 상태가 될 때까지 계속되며, 판금부(212)는 세팅 헤드(300)의 외측 플런저(303)의 단부와 판금부에 인접한 다이(214)의 단부(296) 또는 형상부(216)의 단부(232) 사이에서 완전히 고정된다. 이러한 추가의 압축 동작의 결과로 인해 벌지형 돌출부(220) 영역의 환형 폴드(320)와 환형 폴드(322) 사이에는 판금부의 환형 링 폴드(325)가 고정되게 클램프되는 환형의 언더컷(324)이 확실하게 형성된다. 또한, 헤드부(210a)의 환형 폴드(322)는 판금부의 환형 폴드(328) 내에 고정되게 클램프된다. 외측 플런저(303)의 단부(330)에 있는 플런저 돌출부(342)는 2겹의 재료로 된 환형 폴드(320) 및/또는 환형 벌지가 형성됨으로써 서로 고정되게 접촉되도록 환형 폴드(320)를 누르며, 환형 폴드(320)의 상측(321)(도 2 참조)은 편평한 판금부(212)의 평면 아래에 위치된다.
플런저 돌출부(342)에 의한 가압으로 인해 판금부의 판금은 형상부(216)의 리세스(231)로 성형되고, 그 사이의 노즈(233)는 판금부 내부로 삽입된다. 판금부(212)의 이러한 변형은 링 폴드(320)의 소재를 대응되게 변형시켜서 판금재와 기능성 부재의 헤드부(210a) 소재 사이의 영역에 회전에 대한 안전 역할을 하는 맞물림 결합이 존재하도록 한다. 형상부(216)가 리세스(231)를 갖는 곳에서, 완성된 부품 조립체는 노즈(334)를 가지며 이것은 도 2에서 가장 잘 볼 수 있고 도 5h에서도 볼 수 있다. 리세스(316)는 형상부의 노즈(233)에 의해 형성되는 곳의 사이에 위치된다. 따라서 헤드부(210a)의 영역에는 견고한 결합이 이루어져서 판금부에 대한 폼-록 결합은 실질적으로 안전한 결합이 되며, 이것은 회전 및 축방향으로 작용하는 힘에 대하여 모두 안전하다.
도 5g의 상태에 도달하면, 프레스는 열리고 도 5h의 상태로 움직인다. 이제 부품 조립체(210 + 212)가 제거될 수 있다. 프레스가 열리면, 형상부(216)는 위로 이동하고, 스프링의 영향 및 스트리퍼 핀의 영향 및/또는 세팅 헤드(300)와 샤프트부(210b) 사이의 결합의 영향으로 인해 외측으로 피벗하여 다이가 열리기 시작하는 위치에 도달한다. 부품 조립체가 제거된 후, 형상부는 도 5a의 시작 위치로 되돌아가고, 새로운 기능성 부재 및 새로운 판금부(212)에 대하여 전술한 사이클이 반복된다. 프레스가 열리면 도 2에 확대 도시한 바와 같이, 이렇게 성형된 부품 조립체는 프레스로부터 제거되거나 후속 가공이 사용될 경우 다음 단계로 이송될 수 있다. 프레스가 열리면 받침 부재(234)는 스프링(228)의 힘에 의해 도 5a의 위치로 복귀한다.
본 실시예에서는 스프링(228, 312, 318)이 압축 코일 스프링으로서 도시되었으나 예를 들어 잘 공지된 유체 압력 스프링과 같은 다른 스프링으로 대체될 수 있다.
전술한 바와 같이 기능성 부재(210)의 헤드부(210a) 영역의 단면이 환형이 아니고 예를 들어 다각형이거나 리브 및/또는 그루브가 제공되는 경우, 본 발명의 방법은 전술한 것과 동일하게 실시된다. 판금재는 헤드부의 외측 형상에 대하여 폼-록 방식으로 밀착되게 결합되고, 이로 인해 뒤틀림에 대한 안정성 증가가 기대된다. 이러한 설계는 헤드부(210a)의 외측 형상이 너무 돌출하여 판금재에 허용할 수 없는 손상을 주지 않도록 이루어져야 한다. 마찬가지로, 예를 들어 기능성 부재의 헤드부(210a)에 제공되고 압력에 의해 접착되는 압력 접착제(pressure-sensitive adhesive)가 사용될 수 있으며 이것은 판금부와 기능성 부재 사이에 접합 결합을 제공한다.
또한 기능성 부재가 부착되는 지점에 판금부를 미리 천공할 수 있으며, 이로 인해 천공부의 에지는 폴드(320)와 폴드(322) 사이의 받침이 된다. 천공부는 기능성 부재가 너트 부재로 만들어진 경우로 실시될 수도 있으며, 이것은 전기적인 도전성 결합, 즉 독일특허출원 198 48 617.0에 따른 접지를 얻을 수 있다. 너트 부재를 실현하기 위해서는 샤프트부(210b)를 중공으로 만들고 그 내부에 나사를 제공하는 것으로 충분하며, 이것은 판금부에 부착하기 전 또는 후에, 예를 들어 나사 성형 또는 나사 절삭 스크루에 의해 이루어질 수 있다. 너트 부재의 실시예에서, 대응하는 스크루는 판금부의 샤프트부 쪽 또는 판금부의 반대쪽으로부터 너트 부재 내부에 나사삽입될 수 있다.
도 6은 가능한 플런저 장치(400)를 상세하게 도시하며, 도 5의 플런저 장치(303, 304) 대신에 유리하게 사용될 수 있다.
외측 플런저(403)에는 종축(405)에 동축으로 배열되고 내측 플런저(404)를 가동식으로 수용하는 내측 보어(402)가 제공된다. 도 6a에 도시한 단면도의 우측에는 공급 통로(406)가 나타나며, 여기를 통해 기능성 부재(210)가 공급 장치(도시하지 않음)로부터 보어(402)에 의해 형성된 플런저 통로로 이송된다. 한가지 유의할 것은 각 기능성 부재의 종축(236)은 플런저 통로(402)의 종축(405)과 평행하고 각 기능성 부재는 서로 접촉하여 열을 이루어 배열된다는 것이다. 그러나 플런저(402)의 크기 때문에 플런저 통로(402)에는 한번에 단지 하나의 기능성 부재(210)만 위치될 수 있다.
프레스가 열리면 외측 플런저(403)는 내측 플런저(404)가 공급 통로(406)의 상부 경계 높이에 도달할 때까지, 통상 대응하는 스프링(도시하지 않음)의 압력에 의해 내측 플런저(404)에 대하여 아래쪽으로 이동되어서 기능성 부재(210)가 화살표(410) 방향의 압력에 의해 플런저 통로(402)에 삽입될 수 있게 된다.
외측 플런저(403)는 본 실시예에서는 복수의 부분으로 이루어지며 스크루(도시하지 않음)에 의해 상부 부분(414)에 조여지는 하부 환형부(412)를 포함한다. 하부 환형부(412)는 원뿔형 영역으로 수렴하는 원통형의 환형 벽(418)을 구비한 중앙 구멍(416)을 갖는다. 원통형 영역(419) 및 원뿔형 영역 모두는 종축(405)에 동심으로 배열된다. 외측 플런저(403)의 상부 부분(414)에는 환형의 쇼울더(424)를 거쳐 플런저 통로(402)로 수렴하는 원뿔형 리세스(422)가 제공된다. 원뿔형 영역 및 환형의 쇼울더(424) 역시 플런저 장치의 종축(405)에 동심으로 배열된다.
본 예시에서, 중앙 종축(405) 둘레에 동일한 각도 간격으로 배열된 3개의 세그먼트(426)는 플런저 장치(403)의 상부 부분(414)과 하부 부분(412) 사이 영역에 위치된다. 3개의 세그먼트(426)는 각 기능성 부재(210)를 위해 종축(405)에 동축으로 배열되는 수용부(430)를 함께 형성하며, 도 6에는 2개의 세그먼트만 나타난다. 세그먼트(426)의 반경 방향 내측으로 가늘어지는 하부면(432)은 나선 실린더의 세그먼트로서 만들어지며 기능성 부재(210)의 샤프트부(210b)의 나선이 형성된 실린더(211)와 상보적으로 설계된다. 세그먼트(426)의 반경 방향 내측으로 가늘어지는 상부면(434)은 각 기능성 부재(210)의 헤드부(210a) 외경보다 다소 작은 직경을 갖는 통로(436)를 형성한다. 세그먼트(426)의 반경 방향 외측면(438)은 외측 플런저(403)의 상부 부분(414)의 대응하는 리세스의 원뿔면(422)과 상보적인 부분 원뿔면으로 설계된다. 세그먼트(426)의 축방향 상부면은 환형 쇼울더(424)와 상보적으로 설계되어, 도 6a의 포지션에서 세그먼트(426)의 부분 원뿔면(438) 및 부분 환형면(440)이 외측 플런저(403)의 각 대향면, 즉 원뿔면(422) 및 환형 쇼울더(424)와 완전히 접촉한다. 이 포지션에서, 세그먼트(426)에 의해 형성되고 종축과 동심인 관통로(436)는 기능성 부재(210)의 헤드부(210a) 외경보다 작은 직경으로 형성된다. 그러므로 각 기능성 부재(210)는 처음에 세그먼트(426) 사이로 떨어지지 않고, 도 6a에 도시한 바와 같이 세그먼트(426)의 상단부에 지지된다.
각 세그먼트(426)의 상부 영역은 부분 원뿔면(442)을 거쳐 부분 원통형 벽부(444)로 수렴한다. 도 6a의 포지션에서 세그먼트(426)의 부분 원뿔면(442)은 플런저 장치(400)의 하부 부분(412)의 원뿔면(420)과 대면하고 상기 면(420)과 이격된다. 세그먼트(426)의 부분 원통면은 플런저 장치(400)의 하부 부분(412)의 부분 원통면(418)과 대면하고 각각 반경 방향으로 이격된다.
세그먼트(426)가 항상 도 6a의 중심에 위치된 시작 포지션으로 복귀하는 것을 보장하기 위해 스프링(446)에 의해 가압되는 태핏(448)이 제공되며, 태핏(448)의 축(450)은 플런저 장치(400)의 종축(405)에 대하여 경사지고 플런저 장치(400)의 하부 부분(412)의 원뿔면(420)과 직각이다. 스프링의 가압은 태핏(448)을 세그먼트(426)의 부분 원뿔면(442)에 대하여 가압하여 직접 접촉하도록 함으로써 프레스가 열려있는 경우, 이들은 항상 도 6a의 포지션을 취한다. 스프링의 가압력은 그다지 강하지 않다.
프레스가 닫히면 내측 플런저(404)는 외측 플런저(403)에 대하여 아래쪽으로 눌려지고 이 과정에서 플런저 통로(404) 내에 위치된 각 기능성 부재(210)를 세그먼트(426)의 상단면(440)에 대하여 누른다. 통로(436)의 입구가 경사지고 각 기능성 부재(210)의 하단면(270)의 영역에 있는 외측면이 대응되게 경사짐으로써, 내측 플런저(405)에 가해지는 힘은 세그먼트를 축방향(405) 아래쪽과 반경 방향 외측으로 누르기에 충분하여서 부분 원뿔면(442)이 외측 플런저(403)의 하부 부분의 원뿔면(420)과 접촉할 때까지 세그먼트가 태핏(448)을 아래쪽으로 누른다. 세그먼트(426)의 반경 방향 외측을 향한 이동은 이들 세그먼트에 의해 경계를 이루는 통로의 내경을 증가시켜서 플런저 통로(402) 내에 위치되는 각 기능성 부재는 내측 플런저(404)의 힘을 받고 있는 세그먼트(426) 사이의 통로 내부로 눌려지게 된다. 도 6b에 이러한 이동의 중간 단계를 도시하며, 이러한 이동은 외측 나선이 제공된 각 기능성 부재(210)의 상부 샤프트부(210b)가 세그먼트(426)의 하부 영역에 위치될 때까지 후속적으로 계속된다. 그러고 나서 이들은 세그먼트(426)의 하부면(432)이 반경 방향 내측으로 일부 회전하여 폼-록 방식으로 기능성 부재(210)의 나선이 형성된 실린더(211)와 결합할 때까지 태핏(448)을 가압하는 스프링(446)의 힘을 받아 반경 방향 내측 및 상측으로 이동한다. 도 6c에 이러한 상황을 도시하며, 내측 플런저(404)의 상부 부분보다 외경이 작은 내측 플런저(404)의 전방부(452)가 세그먼트(426)에 의해 형성되는 통로(436)의 내측에 폼-록 방식으로 배열된다. 도 6c의 기능성 부재(210)는 도 5a와 비교되는 포지션에 도달하며, 도 5에서의 기능성 부재의 삽입을 위한 펀칭 공정이 시작되어 진행될 수 있다.
도 6에 도시하지는 않았지만, 상기 배열은 내측 플런저(404)가 도 6c에 도시한 것보다 더 아래쪽으로 이동할 수 없도록 이루어져 있다. 이것은 예를 들어 내측 플런저(404)의 상부 부분에 헤드(도시하지 않음)가 제공됨으로써 방지되고 이 헤드는 도 6c의 "최하부" 포지션으로 플런저의 외측 부분(403)과 접촉되게 된다. 이제 프레스의 힘은 내측 플런저(404)를 거쳐 기능성 부재(210)의 단부면(292)에 전달되고 외측 플런저(402) 및 세그먼트(426)를 거쳐 기능성 부재의 나선(211)에 전달된다. 이러한 방식에서는 상기 나선이 세그먼트(426)의 상보적인 나선 부분 내측에 폼-록 방식으로 수용되기 때문에 손상되지 않아서 상기 나선이 형성된 실린더는 눌려지지 않는다. 기능성 부재의 샤프트부(210b)가 중공으로 만들어진 경우, 내측 플런저(404)의 원통형 돌출부(452)는 그에 알맞게 설계될 수 있으며 기능성 부재(210)의 단부를 누르는 환형 쇼울더(도시하지 않음)를 거쳐 샤프트부의 내측 보어 내부로 연장할 수 있어서 가압력이 기능성 부재(210)에 전달될 수 있으며, 이 때 상기 기능성 부재는 내측 플런저의 연장된 돌출부에 의해 지지되기 때문에 중공 샤프트부의 벽들이 서로 눌려져서 기능성 부재가 손상될 우려가 없다.
여기서 유의할 것은 세그먼트(426)는 3개로 한정되지 않는다는 것이다. 본 실시예를 실현하기 위해 필요한 최소 개수는 2개이나, 3개, 4개 또는 그 이상이 사용될 수 있으며, 각각에는 가압 스프링(446)을 구비한 1개의 태핏(448)이 각각 제공된다.
필요한 경우, 세그먼트(426)의 하단부에는 도 5의 플런저 돌출부(342)와 결합하는 노즈(454)가 제공된다.
도 5의 도면 순서에 따라 기능성 부재(210)를 부착한 후, 프레스가 다시 열리면, 홀드 다운 부재(316) 및/또는 형상부(216)는 기능성 부재(210)와 함께 판금부(212)에 힘을 가하며, 이 힘은 세그먼트(426)를 도 6b의 포지션으로 끌어내려서 샤프트부(210b)를 해제하기에 충분하다. 스프링(446)의 스프링 텐션이 작기 때문에, 프레스가 열렸을 때 기능성 부재의 해제는 이제 방금 부착된 기능성 부재(210) 각각이 손상되지 않으면서 실시된다.
이제 방금 부착된 기능성 부재(210)가 해제된 후, 프레스가 열리면, 스프링력에 의해 아래쪽으로 가압되는 외측 플런저(403)가 아래쪽으로 눌려지고, 내측 플런저(404)는 하단면(408)이 통로(466)의 상부 경계 높이에 도달하는 시작 포지션에 도달할 때까지 위쪽으로 올려지며, 이로 인해 화살표(410) 방향의 압력에 의해 플런저 통로(402) 내에 새로운 부재가 투입된다. 그러면 새로운 판금부 및 새로운 기능성 부재를 가지고 새로운 작업 사이클을 시작하며, 즉 기능성 부재는 이제 플런저 통로(402) 내에 위치하게 된다.
도 3 내지 도 5에 받침 부재(234)가 도시되었고 이동 가능한 것으로 설명되었으나 이것이 절대적으로 필요한 것은 아니다. 받침 부재(234)는 대신에 다이(214) 내에 고정된 포지션을 가질 수 있으며 이것은 도 5d, 5e, 5f, 5g의 최하부 포지션과 대응하게 된다.
툴 장치는 툴 작업의 진행에서 스테이션이 될 수 있어서 판금의 스트립이 복수의 스테이션을 통과하여 복수의 작업을 거친다. 그러나 툴 장치는 매 스트로크에 대하여 단일 부품을 제조하는 펀칭 프레스에 사용될 수도 있다. 로봇에 대한 툴 장치의 부착 또는 다른 종류의 툴 또한 가능하다.
세그먼트에는 기능성 부재의 샤프트부 상에 대응하는 형태로 결합하는 형상이 제공되지만, 일부 응용에서는 필요하지 않다. 세그먼트는 예를 들어 마찰 접촉에 의해 솔리드 샤프트부로 대응하는 기능성 부재를 쥐기에 충분한 부분적 원통면을 갖는다. 플런저 장치는 또한 기능성 부재의 부착에 사용되는 세팅 헤드에 사용될 수도 있다.
본 명세서에 기술한 기능성 부재는 예를 들어 강도 등급 5.6에 달하는 모든 소재로 만들어질 수 있다. 이러한 금속재는 일반적으로 0.15 내지 0.55%의 탄소를 함유한 탄소강이다.
모든 실시예에서, 모든 소재는 또한 예를 들어 DIN 1654에 따른 35B2 합금과 같은 ISO 표준의 냉간 성형에서 강도 등급 8에 달하는 기능성 부재의 소재로 지명될 수 있다. 이러한 방식으로 성형된 패스너 부재가 적절하며, 무엇보다도, 판금부용 모든 상용 강재가 사용될 수 있고 알루미늄 또는 그 합금도 가능하다. 특히 고강도의 알루미늄 합금이 기능성 부재로 사용될 수 있으며, 예를 들면 AlMg5이다.
이제까지 시도한 것들은 소재 35B2가 사용되는 경우, 헤드부의 외경에 대한헤드부의 반경 방향 벽 두께의 비율이 0.14 내지 0.2 범위이다. 항복력(yield forces) 및 인발력(pull-out forces)의 증가에 따라 더 큰 값이 요구된다. 그러나 압입력(pressing-in forces)이 허용 불가능한 변형을 일으키지는 않는 것이 보장되어야 한다. 직경 8mm, 반경 방향 두께 1.2mm가 바람직한 것으로 확인되었다.
상기 내용 참고

Claims (43)

  1. 부착 방법, 구체적으로는 액밀(liquid-tight) 및/또는 기밀(gas-tight) 기능성 부재(210), 특히 패스너 부재(fastener element)를 판금부(212)에 부착하기 위한 방법에 있어서,
    중공의 헤드부(210a)가 제공된 상기 기능성 부재(210)는 다이(214)에 의해 지지되는 상기 판금부(212)에 대하여 눌려지고, 상기 중공 헤드부의 변형 및 상기 판금부(212)의 상기 다이의 형상부(216)에 의해 정의되는 재성형 공간(230)으로의 재성형이 동시에 이루어지고, 상기 판금재는 상기 헤드부(210a)의 변형에 의해 만들어지는 언더컷(324)으로 성형되며, 상기 형상부는 재성형되는 동안 움직이지 않게 고정되나 상기 판금부에 부착된 상기 기능성 부재를 제거하기 위해 상기 다이로부터 부분적으로 들어올려지는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    재성형되는 동안 판금재가 형상부(231, 233), 특히 상기 기능성 부재에 가해지는 가압력에 의해 상기 판금재에 인접한 상기 형상부(216)의 단부면에 형성된 그루브형 및/또는 리브형 형상과 결합되고, 상기 판금부(212) 및 그 위에 있는 상기 헤드부(210a)의 영역 모두가 변형되어서 회전에 대하여 안전하게 되는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판금재는 상기 언더컷(324) 내로 먼저 눌려져서 상기 판금부(212)가 상기 판금부에 부착하기 위해 상기 다이(214)의 종축(222) 방향으로 이동된 기능성 부재(210)에 의해 적어도 부분적으로 재성형 공간(230)으로 성형되고 특히 칼라형(collar-like) 또는 포트형(pot-like) 리세스가 제공된 후 회전에 대하여 안전하게 되도록 상기 형상부와 결합되는 것이 바람직한 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판금부(212)는 기능성 부재(210)를 상기 판금부(212)에 부착하는 동안 적어도 상기 기능성 부재(210)의 영역이 천공되지 않는, 즉 관통되지 않는 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재(210)의 중공 헤드부(210a)를 부착하는 지점에 미리 천공된 판금부가 사용되며, 상기 개구는 직경이 상기 중공 헤드부(210a)의 외경보다 실질적으로 작은 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상부(216)는 돔형의 돌출부(234c)를 갖는 받침 부재(234) 둘레에 세그먼트형으로 배열되어 상기 재성형 공간(230)을 형성하며, 상기 기능성 부재의 중공 헤드부(210a)의 시가(cigar) 형상 단부가 상기 돌출부(234c)에 의해 부분적으로 변형되는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상부(216)는 상기 다이(214)의 원뿔형 시트로부터 부분적으로 들어올려지고 반경 방향 외측으로 피벗되어 상기 판금부(212) 및 상기 기능성 부재(210)를 포함하는 상기 부품 조립체를 방출하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재의 중공 헤드부(210a)의 변형은 상기 언더컷(324)에 의해 서로 이격된 2개의 환형 폴드 또는 환형 벌지(320 및 322)로 재성형되는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 언더컷(324) 쪽으로 돌출하는 상기 판금부의 판금재 역시 환형 폴드 또는 환형 벌지(326)로 형성되는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    포트 형상으로 재성형된 상기 판금부의 판금재가 상기 기능성 부재(210)의 변형된 헤드부(210a)를 둘러싸는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    포트 형상으로 재성형된 상기 판금부(212)의 기부 영역이 상기 기능성 부재의 샤프트부 쪽으로 대면하는 볼록형으로 되는 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 기부 영역과 인접한 기능성 부재(210)의 헤드부(210a)의 환형 폴드(322)는 상기 기부 영역과 상기 포트형 리세스의 측벽 사이에 형성되는 판금부(212)의 포트형 리세스의 모서리 영역으로 재성형되는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하는 다이(214)에 있어서,
    판금부를 지지하도록 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 벽(226)을 거쳐 받침 부재(234)를 수용하는 공간(227)으로 수렴하는 단부면(296)을 갖는 중공체(215)를 가지며, 상기 받침 부재는 상기 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 벽과 이격하여 쐐기형 단면의 환형 틈새를 이루고, 상기 중공체의 단부면과 인접한 상기 받침 부재의 단부면은 상기 중공체의 단부와 이격되고 환형면(234d)에 둘러싸이는 돔형 돌출부(234c)를 가지며,
    상기 쐐기형 환형 틈새에서 상기 다이(214)의 종축(222) 둘레에 배열되고 상기 원뿔벽(230)과 상기 받침 부재(234) 모두에서 지지되는 실질적으로 동일한 설계가 바람직한 여러개, 바람직하게는 2개 내지 8개, 구체적으로는 4개의 형상부(216) 및 상기 형상부(216)와 상기 받침 부재의 이격된 단부 사이에 형성되며 상기 형상부(216)의 돌출부(220)가 돌출하는 재성형 공간(230)을 추가로 갖는
    다이.
  14. 제13항에 있어서,
    각 형상부(216)는 상기 다이(214)의 받침 부재(234) 둘레에서 다이(214)의 종축(222) 둘레에 케익 조각 모양의 세그먼트 방식으로 배열되는 다이.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 형상부(216)의 돌출부(220) 형상이 다이의 세로 평면으로 잘렸을 때 노즈 형상을 갖고 상기 중공체의 단부면과 인접하게 배열된 상기 형상부(216)의 단부면 영역에 배열되는 다이.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상부(216)는 상기 중공체의 단부면과 인접한 단부면에, 다이(214)가 사용되는 경우에 기능성 부재(210)와 판금부(212) 사이의 회전을 안전하게 방지해주는 형상, 구체적으로 반경 방향으로 경사지게 연장하는 그루브(331) 및 노즈(333)가 놓이는 다이.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 형상부(216)는 교체 가능하게 설계되는 다이.
  18. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 받침 부재(234)는 상기 형상부와 인접한 원통형 영역을 가지며 여기에 형상부(216)가 맞닿는 다이.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 받침 부재(234)를 상기 중공체(215)의 환형 쇼울더에 대하여 상기 중공체(215)의 단부면 방향으로 가압하는 탄성의 리셋 부재(228)를 갖는 다이.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형상부(216) 각각은 상기 다이(214)의 종방향으로 연장하는 리세스(288)를 가지며, 상기 리세스 내부에 상기 다이의 중공체 내에 고정되게 배열되는 핀(284)이 돌출하고 기능성 부재가 부착된 상기 판금부를 해제하기 위한 동작 중에 상기 다이로부터 완전히 제거되지 않도록 상기 형상부를 고정하는 다이.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 리세스(288)의 축방향 길이는 상기 판금부의 해제를 위한 상기 다이(214)의 축방향으로 상기 형상부(216)의 최대로 제공되는 스트로크와 적어도 실질적으로 대응하고, 상기 형상부(216)의 대응하는 피벗 운동을 허용하는 핀(286)의 축방향 높이보다 작은 다이.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 리세스(288)의 축방향과 가로 방향인 폭은 자신들을 통과하는 핀(286)의 직경과 대응하는 다이.
  23. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법 및/또는 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 다이를 사용하여 액밀 또는 기밀되게 판금재에 부착하기 위한, 그러나 부착용으로 한정되지는 않는 기능성 부재에 있어서,
    상기 기능성 부재(210)는 샤프트부(210b) 및 판재, 특히 상기 헤드부가 적어도 중공으로 만들어지고 상기 샤프트부(210b)와 적어도 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것이 바람직한 판금부(212)에 리벳 결합하도록 설계된 헤드부(210a)를 포함하는 기능성 부재.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 중공 헤드부(210a)는 상기 샤프트부와 멀리 떨어진 단부에 적어도 실질적으로 부분 구형인 둥근 형상(268)을 바람직하게 갖고, 상기 둥근 형상은 상기 단부면에 상기 기능성 부재의 종축(236)과 직각인 평면으로 바람직하게 배열되는 실질적으로 원형인 구멍(270)에서 끝나는 기능성 부재.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 기능성 부재의 개구된 단부면(271)은 둥글어서 상기 부품 또는 상기 판금부를 손상시키지 않는 기능성 부재.
  26. 제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재의 헤드부(210a)의 원통형 측벽은 눌려질 수 있게 만들어져서, 상기 기능성 부재가 부착될 때 상기 측벽이 변형되어 언더컷(326)이 서로 이격되고 반경 방향 외측으로 돌출하는 2개의 환형 벌지 또는 환형 폴드(320 및 322)로 형성되는 기능성 부재.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단부면 구멍(270)에는 상기 샤프트부(210b)의 방향으로 30°내지 120°, 바람직하게는 45°내지 90°각도 범위의 원뿔형으로 테이퍼를 이루는 벽이 제공되는 기능성 부재.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는 볼트 부재인 기능성 부재.
  29. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는 너트 부재인 기능성 부재.
  30. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는 고압 성형에 의한 튜브형 부분으로 제조된 기능성 부재.
  31. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재는 냉간 성형 공정에 의한 튜브형 부분 또는 선재 또는 봉재로 제조된 기능성 부재.
  32. 적어도 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 방법 및/또는 적어도 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 다이(214)를 사용하여 제조된, 적어도 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 판금부(212) 및 적어도 하나의 기능성 부재(210)를 포함하는 부품 조립체에 있어서,
    상기 기능성 부재(210)의 중공 헤드부(210a)가 변형되어 반경 방향 외측으로 돌출하고 서로 이격되는 2개의 환형 벌지(320, 322)를 형성하고, 그 사이에는 내부에 판금재가 폼-록 방식으로 수용되는 언더컷(324)이 존재하며, 상기 판금부(212)는 상기 기능성 부재(210)의 언더컷(324) 내부로 연장하는 부품 조립체.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 판금부(212)는 적어도 상기 기능성 부재(210)의 영역이 천공되지 않고 관통되지 않은, 즉 상기 기능성 부재(210)와 결합된 부품 조립체.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서,
    피복면을 갖는 판금부(212)가 사용되는 경우, 상기 기능성 부재(210)의 적어도 반대쪽 표면은 상기 판금부(212)에 상기 기능성 부재(210)를 부착함으로 인해 손상되지 않는 부품 조립체.
  35. 제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능성 부재(210)의 헤드부(210a)는 상기 판금부(212)의 포트형 리세스 내에 적어도 부분적으로 배열되는 부품 조립체.
  36. 제32항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 샤프트부(210b)와 인접한 영역을 제외하고 상기 판금부에 의해 완전히 둘러싸이는 부품 조립체.
  37. 제32항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 언더컷(329) 내부로 돌출하는 상기 판금부의 판금재는 환형 폴드 또는 환형 벌지(326)로 형성되는 부품 조립체.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포트 형식으로 형성된 상기 판금부(212)의 기부 영역은 상기 기능성 부재의 샤프트부 쪽으로 대면하는 볼록 형상(212b)을 갖는 부품 조립체.
  39. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기부 영역과 인접한 기능성 부재(210)의 헤드부(210a)의 환형 폴드(322)는 상기 기부 영역과 상기 포트형 리세스의 측벽 사이에 형성되는 상기 판금부(212)의 포트형 리세스의 모서리 영역으로 재성형되는 부품 조립체.
  40. 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판금부는 반경 방향으로 연장하고 상기 포트형 리세스가 상기 판금부(212)의 전체적인 평면으로 수렴하는 영역에서 서로 이격되는 경사진 노즈(334)를 갖고 상기 노즈(334)는 상기 판금부와 인접한 쪽에 채널을 형성하며, 상기 상부 환형 벌지(320)는 상기 채널의 내부에서 상기 판금부의 노즈(334)와 폼-록 방식으로 결합하여 회전을 안전하게 방지해주는 대응 노즈를 갖는 부품 조립체.
  41. 형상 모양을 갖는 샤프트부(210b) 및 헤드부(210a)를 구비한 기능성 부재(210), 특히 제23항 내지 제31항 중 어는 한 항에 따른 기능성 부재를 사용하기 위한 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 따른 다이와 관련한 플런저 장치에 있어서,
    외측 플런저(403)를 갖고,
    상기 기능성 부재(210)를 위한 수용 포지션과 상기 기능성 부재(210)를 위한 삽입 포지션 사이에서 상기 외측 플런저의 플런저 통로(402) 내부를 상기 외측 플런저에 대하여 이동할 수 있도록 배열되는 내측 플런저(404)를 갖고, 수용 포지션일 때에 상기 기능성 부재(210)는 상기 플런저 통로(402) 내부로 바람직하게는 측부로부터 삽입될 수 있고 삽입 포지션일 때에 상기 기능성 부재의 헤드부(210a)는 상기 플런저 장치(400)로부터 돌출하며,
    외측 플런저에 의해 지지되고 내측에서 상기 기능성 부재의 샤프트부(210b)의 형상 모양으로 결합할 수 있는 형상 모양(432)을 갖고 상기 기능성 부재의 샤프트부(210b)와 멀리 떨어진 개방 포지션(도 6b 참조)과 상기 샤프트부(210b)의 형상 모양과 결합하고 있는 폐쇄 포지션(도 6c 참조) 사이에서 이동할 수 있는 적어도 2개의 세그먼트(426)를 갖는
    플런저 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 외측 플런저는 상부 부분(414) 및 상기 상부 부분에 고정되는 하부 부분(412)을 갖고, 상기 다이의 종축(405)에 동심으로 배열되는 원뿔형 리세스(420)가 상기 하부 부분(412)에 제공되고, 상기 세그먼트(426)는 대응되는 원뿔면(442)을 가지며,
    상기 세그먼트는 상기 상부 부분(414)에 대하여 스프링에 의해 가압되고 바람직하게는 상기 플런저 장치의 종축(405)과 경사지게 설치되는 태핏(448)에 의해 상기 상부 부분(414)의 방향으로 위쪽을 향해 가압되고, 이러한 포지션에서 이들의 형상 모양(432)은 상기 내측 플런저(404)가 가압되어 앞쪽으로 압박되는 기능성 부재(210)의 형상 모양(211)과 결합할 수 있으며,
    상기 태핏(448)은 상기 기능성 부재에 가해져서 상기 플런저 통로 및 상기 세그먼트로부터 상기 기능성 부재를 끌어내는 힘에 의해 복귀될 수 있고 상기 하부 부분의 원뿔형 리세스(420)에 대하여 상기 기능성 부재를 해제하기 위한 개방 포지션으로 이동할 수 있는
    플런저 장치.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 외측 플런저(403)의 상부 부분(414)은 상기 세그먼트의 중심을 잡기 위한 원뿔형 리세스(422)를 갖고 상기 다이의 종축(405)과 동심으로 배열되며, 상기 세그먼트(426)는 상기 폐쇄 포지션에서 상기 원뿔형 리세스(422)와 결합하게 되는 원뿔면(438)을 추가로 갖는 플런저 장치.
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