블라인드 리벳의 스템성형장치{BLIND RIVET STEM MANUFACTURING DEVICE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치의 주요부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스템성형장치의 헤드 성형부와 네크 성형부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스템성형장치의 타격부의 홈들을 나타낸 정면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스템성형장치의 네크 성형부에 의해 스템의 절단과 네크의 성형이 이루어진 상태를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 스템성형장치에서 칩 제거부의 대기상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스템성형장치에서 칩 제거부의 칩 제거공정을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 스템성형장치에 의한 와이어 절단 및 네크 성형단계를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 스템성형장치에 의해 가공된 스템이 투하되는 단계를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 스템성형장치에 의한 칩 제거단계를 개략적으로 도시 한 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 스템성형장치에 의한 헤드 성형단계를 개략적으로 도시한 사시도이다. * 주요 도면 부호의 설명 * 1: 와이어 공급부 2: 와이어 노출구 5: 와이어 11: 절단칩 15: 헤드 성형부 20: 네크 성형부 21, 22: 네크 성형 슬라이더 40: 캠 종동부 42: 칩 제거암
본 발명은 블라인드 리벳의 스템을 성형하는 스템성형장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리벳의 쉘을 소성변형시키는 스템을 성형하는데 있어서 스템의 헤드로 성형되어야 할 와이어의 단부에서 완전히 분리되지 않은 절단칩을 칩 제거부로 제거함으로써 정확한 형상과 치수의 헤드를 갖도록 스템을 성형하는 블라인드 리벳의 스템성형장치에 관한 것이다. 블라인드 리벳은 일반적으로 소성변형에 의해 재료들을 체결하는 관형의 쉘과 상기 쉘의 단부에 걸리도록 측방향으로 확장된 헤드가 형성되고 상기 쉘을 관통하여 결합되는 스템으로 구성된다. 블라인드 리벳의 체결원리는 체결될 재료들에 형성된 구멍에 쉘을 삽입한 상태에서 스템을 잡아당기면 스템의 헤드가 쉘을 압착하여 쉘을 소성변형시킴으로써 쉘이 접촉된 두 재료를 구속함으로써 재료들이 체결되는 것이다. 블라인드 리벳은 체결될 재료들의 일측에서만 리벳을 진입시켜도 재료들을 체결할 수 있으므로 양측으로 리벳체결공구를 진입시키기 어려운 형상에서 재료들을 체결할 수 있는 장점이 있다. 한편 블라인드 리벳의 쉘을 소성변형시키는 기능을 하는 스템은 쉘의 일단에 걸리게 되는 헤드와 쉘을 관통하여 연장되는 연장부로 이루어지며, 헤드에 인접한 연장부에는 리벳체결시 쉘을 소성변형시킨 후 파단이 이루어지도록 직경이 감소된 부분인 네크가 성형된다. 일반적으로 스템의 제작은 와이어의 형태의 원재료가 스템성형장치에 공급되어 필요한 형상으로 가공된 후 절단되어 완성된다. 이 때 절단되고 남은 후방에 위치한 와이어의 전단은 반복되는 다음 공정에서 스템의 헤드로 성형되는 부분이다. 스템의 헤드는 쉘을 압축하여 소성변형시키는 중요한 기능을 하는 것이므로 쉘의 소성변형을 정확하게 수행하기 위해서 정확한 형상과 치수를 갖도록 성형되어야 한다. 그러나 사용을 반복함에 의해 와이어를 절단하는 절단날이 마모되면서 와이어를 절단하는 과정에서 발생된 절단칩이 헤드가 형성될 부분인 와이어의 전단에 부착되는 경우가 빈번하였다. 따라서 헤드의 성형시 포함되지 않아야 할 절단칩이 와이어의 전단부분과 함께 프레스되어 가공된 헤드는 의도된 형상이 나오지 않고 치수 또한 설정값을 벗어나게 되어 결국 불량품이 제조되는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 절단칩이 부착되게 되는 와이어의 전단을 향해 고속으로 공기를 분사시키는 방법 등이 시도되었지만, 종래의 공기분사 방법으로는 와이어에 부착된 절단칩을 확실하게 제거할 수 없었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 절단된 와이어의 단부에 부착된 절단칩을 제거하여 스템의 헤드가 정확한 형상과 치수로 가공되도록 하는 블라인드 리벳의 스템성형장치를 제공하는 것이다. 상기한 본 발명의 목적은 소정의 행정거리만큼 와이어를 피딩한 후 상기 와이어를 클램핑하는 와이어 공급부; 상기 와이어의 단부와 대향하는 헤드 성형 함몰부가 형성되고 상기 와이어의 축방향으로 접근하여 상기 피딩된 와이어의 단부를 타격하는 헤드 성형부; 상기 와이어의 절단 및 네크성형을 동시에 수행하도록 절단홈과 네크성형홈이 형성된 타격부를 구비하는 네크 성형부; 및 상기 네크 형성부에 의해 절단된 와이어의 단부에 부착된 칩을 제거하기 위해 상기 절단된 와이어의 단부를 가로질러 운동하는 칩 제거부를 포함하는 블라인드 리벳의 스템성형장치에 의해 달성될 수 있다. 상기 목적을 달성하기 위해, 헤드 성형부 및 네크 성형부가 상기 와이어를 타격한 후에 상기 칩 제거부가 상기 와이어를 가로지르는 것이 바람직하다. 또한 상기 목적을 달성하기 위해 칩 제거부는 캠기구에 의해 구동되는 것이 바람직하다. 본 발명의 그밖의 목적, 특정한 장점 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 전체에 걸쳐 동일한 도면부호는 동일한 부재를 나타낸다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치의 주요부를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스템성형장치는 대략 스템을 가공하기 이전의 재료인 탄소강이나 선재 등으로 제조된 와이어를 공급하는 와이어 공급부(1)와 상기 와이어로 스템의 헤드를 성형하는 헤드 성형부(15)와 스템의 절단 및 네크성형의 기능을 하는 네크 성형부(20)와 절단칩을 제거하는 칩 제거부를 포함하여 구성된다. 와이어 공급부(1)는 와이어를 소정 거리만큼 피딩시키는 피딩부(미도시)와 와이어를 고정하는 클램핑부(미도시)를 구비하며 전면에는 피딩된 와이어(5)가 노출되는 와이어 노출구(2)가 형성된다. 상기 피딩부와 클램핑부에 의해 가공될 와이어가 피딩(feeding)되고 가공을 위해 와이어가 고정(clamping)된다. 헤드 성형부(15)는 와이어 노출구에 대항하여 직선왕복운동을 하도록 스템성형장치에 설치된 회전축에 링크(미도시)로 연결되어 설치되고, 단부에 헤드 성형팁 (16)이 구비되어 있다. 네크 성형부(20)는 와이어 공급부(1)의 전방에 설치되는 한 쌍의 네크 성형 슬라이더들로 구성되며, 각각의 네크 성형 슬라이더들은 동시에 와이어 공급부(1)의 양측에서 와이어 노출구를 향해서 접근하고 후퇴하는 왕복직선운동을 한다. 네크 성형 슬라이더에는 와이어를 타격하는 타격부가 결합되어 있다. 칩 제거부는 와이어 공급부(1)의 일측에서 회전하는 캠(40)에 접촉하고 스템성형장치에 힌지고정되는 캠 종동부(40)와 상기 캠 종동부(40)에서 연장되어 형성되며 상기 와이어 노출구(2)의 상방에 위치하는 칩 제거암(42)으로 구성된다. 상기 와이어 공급부(1)의 와이어 노출구(2)의 상방에는 윤활유 또는 냉각유를 분사하는 노즐들(55, 56)이 설치된다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스템성형장치의 헤드 성형부와 네크 성형부를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스템성형장치의 타격부의 홈들을 나타낸 정면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 헤드 성형부(15)의 전단에 형성된 헤드 성형팁(17)에는 와이어(5)의 단부를 프레스하여 둥근 형상의 헤드를 성형하기 위한 함몰홈(17)이 형성되어 있다. 네크 성형부(20)를 구성하는 네크 성형 슬라이더(21, 22)는 일측에 타격부(24)가 결합되어 있고, 타격부의 정면(25)에는 와이어를 절단하고 성형하기 위한 홈들이 형성되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 타격부의 정면(25)에 형성된 홈들은 좌측에 위치 하는 절단홈들(27, 28, 29)과 우측에 위치하는 네크성형홈들(30, 31)로 이루어진다. 타격부가 와이어를 타격할 때에 상기 절단홈들(27, 28, 29)과 네크성형홈들(30, 31)이 와이어를 절단하고 프레스하여 가공이 이루어진다. 절단홈들은 이미 헤드와 네크가 형성된 와이어의 후단을 촉형상으로 절단하는 제1절단홈(27)과 상기 제1절단홈(27)의 바로 다음에 위치하며 이후 가공이 시작될 와이어의 전단을 경사가 완만한 촉형상으로 성형하기 위한 제2절단홈(28) 및 상기 제1절단홈(27)과 제2절단홈(28)의 양측에 각각 위치하여 절단날과 칩수용홈을 형성하는 제3절단홈(29)으로 이루어진다. 제3절단홈(29)에 의해 형성된 절단날이 와이어를 절단하여 절단칩을 생성하고 생성된 절단칩이 칩수용홈에 일시적으로 머물다가 하방으로 떨어진다. 네크성형홈은 리벳체결시에 압착된 쉘에 밀착되어 걸리도록 네크부의 돌기를 성형하는 부분(30)과 일정 하중을 넘어서면 파단이 이루어지도록 직경을 감소시키는 부분(31)으로 이루어진다. 도 4는 본 발명에 따른 스템성형장치의 네크 성형부에 의해 스템의 절단과 네크의 성형이 이루어진 상태를 도시한 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 네크 성형부가 와이어의 소정부분을 타격하면 이미 헤드(7)와 네크(6)가 형성된 와이어의 후단(8)은 점진적으로 직경이 감소하는 촉형상으로 성형되는 동시에 뒤로 이어진 와이어(9)로부터 절단되며, 뒤에서 이어진 와이어(9)의 전단(10)은 경사가 낮은 완만한 촉형상으로 성형되면서 앞쪽의 와이어(5)로부터 분리된다. 타격부가 시간이 지나면서 마모가 발생하면 양쪽의 와이어의 후단과 전단을 촉형상으로 성형 하고 절단하면서 발생하는 절단칩이 뒤쪽의 와이어의 촉형상의 전단(10)에 부착하는 경우가 발생한다. 도 5는 본 발명에 따른 스템성형장치의 칩 제거부의 대기상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 스템성형장치의 칩 제거부의 칩 제거상태를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 칩 제거부는 회전축에 연결된 캠(48)에 접촉하는 접촉롤러(41)를 구비하며 스템성형장치의 일측에 힌지고정(46)되고 스프링(49)에 의해 탄성적으로 구속되어 캠(48)과 접촉하는 캠 종동부(40)와 상기 캠 종동부(40)의 일측에 부착되고 끝단에 절단칩 제거팁(43)이 형성된 칩 제거암(42)으로 이루어진다. 캠 종동부(40)가 캠(48)의 곡선둘레부분과 접촉하고 있는 상태에서는 칩 제거암(42)이 와이어(5)의 위쪽에서 대기하고 있으며, 캠 종동부(40)가 캠(48)의 직선둘레부분에 접촉하는 상태에서는 캠 종동부(40)가 회전하여 칩 제거암(42)이 하강하면서 와이어(5)의 단부에 부착된 절단칩(11)을 제거한다. 이하에서는 상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치의 작용효과에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 우선 본 발명에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치의 동작에 관하여 살펴본다. 도 7은 본 발명에 따른 스템성형장치의 스템 절단 및 네크 성형단계를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 스템성형장치의 네크 성형부(20)의 네크 성형 슬라이더들(21, 22)이 와이어(5)의 측면을 타격하면 헤드와 네크 가 이미 형성된 앞쪽의 와이어의 후단이 촉형상으로 성형되면서 앞쪽 와이어는 스템으로 완성된다. 도 8은 본 발명에 따른 스템성형장치의 완성된 스템 투하단계를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 와이어를 절단하고 네크를 성형한 후 네크 성형 슬라이더들(21, 22)이 양측으로 후퇴하면 동시에 칩 제거부의 칩 제거암(42)이 하강하기 시작하고, 제조가 완성된 스템은 하방으로 투하된다. 도 9는 본 발명에 따른 스템성형장치의 칩 제거단계를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 네크 성형 슬라이더들(21, 22)이 양측으로 후퇴한 상태에서 칩 제거부의 칩 제거암(42)이 계속하여 하강하면서 칩 제거암의 단부의 절단칩 제거팁이 와이어(5)의 단부에 부착된 절단칩(11)을 아래로 쳐서 떨어뜨린다. 도 10은 본 발명에 따른 스템성형장치의 헤드 성형단계를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 다시 헤드 성형부(15)가 전진하면 헤드 성형부(15)의 함몰홈(17)이 절단칩이 제거된 와이어(5)의 단부를 프레스하면서 와이어의 단부가 소성변형하여 헤드가 성형된다. 이후에는 상기 기술한 절단 및 네크성형의 과정이 반복된다. 스템성형장치의 칩 제거부가 헤드성형공정에 미리 앞서 절단된 와이어에 부착된 절단칩을 확실하게 제거하므로 이후의 헤드성형공정에서 절단칩이 와이어의 전단부분과 함께 프레스되는 것을 방지하여 헤드의 형상과 치수가 정확하게 의도한대로 가공된다. 또한 칩 제거부의 구동은 네크 성형부(20) 등을 구동하는 회전축에 결합된 캠기구에 의해 이루어지므로, 독자적인 구동수단을 필요로하지 않아서 스템성형장치의 구성이 간소화되어 장치의 비용이 절감되며 회전축의 회전주기에 따라 자동적으로 칩 제거부가 구동되므로 별도의 제어수단 없이도 안정적인 작동이 이루어진다. 칩 제거부는 칩 제거암의 절단칩 제거팁이 와이어의 바로 위에서 직선운동을 하는 구조를 갖는 것이므로, 칩 제거동작을 위한 공간이 최소화된다. 네크 성형부(20)의 타격부는 앞쪽 와이어의 후단을 경사가 급한 뾰족한 촉형상으로 가공하고, 뒷쪽의 와이어의 전단을 경사가 완만한 뭉툭한 촉형상으로 가공하므로, 한 번의 타격에 의해 앞쪽 와이어의 마무리 가공이 이루어짐과 동시에 뒷쪽 와이어는 헤드 성형에 적합한 상태로의 예비성형이 이루어지게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 칩 제거부를 캠기구에 의해 구동하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 캠기구를 대신하여 링크구조 등을 비롯한 다양한 방법으로 칩 제거부의 직선왕복운동을 구현할 수 있다. 또한 칩 제거의 동작이 반드시 직선운동에 한정되는 것은 아니며 회전체에 칩 제거팁을 결합하는 등의 방법에 의해 칩 제거팁이 원주운동을 하는 것도 가능하다.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블라인드 리벳의 스템성형장치에 의하면 와이어의 절단공정에서 생성된 절단팁이 칩 제거부의 타격에 의해 확실하게 제거되므로 스템 헤드의 형상과 치수가 정확하게 가공되어 불량률이 감소되고 품질이 향상되는 효과가 있다. 또한 칩 제거부가 캠기구로 작동되어 독자적 구동수단을 필요로하지 않으므로 장치의 구성이 간단해지며 별도의 제어수단을 사용하지 않아도 칩 제거부의 운동은 네크 성형부나 헤드 성형부와 충돌하지 않고 안정적으로 이루어진다. 칩 제거부가 직선의 왕복운동을 하기 때문에, 칩 제거동작을 위해 필요한 공간이 최소로 되어 장치의 크기를 증대시킬 필요가 없게 된다. 네크 형성부의 한 번의 타격에 의해 스템 후단의 마무리와 네크 성형 및 헤드 예비성형이 동시에 이루어지므로 공정을 단축하여 생산성이 증대되는 효과가 있다. 비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다. |
