앵커리벳의 제조방법{Method for manufacturing anchor rivet}
본 발명은 앵커리벳에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조를 위한 금형의 손상을 최대한 방지함과 같이 불량률을 최소화할 수 있으며, 생산성을 높일 수 있도록 구성되는 앵커리벳의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 앵커리벳의 사시도가 도 1에 도시되어 있고, 앵커리벳의 사용상태가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 일반적인 앵커리벳(10)은, 체결대상물의 내측으로 삽입되는 몸체(14)와, 상기 몸체의 후단부에 형성되는 헤드(12)를 포함하여 구성된다. 그리고 상기 몸체(14)의 선단부에는 십자형의 절결홈(13)이 형성되어 있고, 상기 헤드(12)가 형성된 후단부에는 삽입공(15)이 길이방향으로 성형되어 있다. 이와 같은 앵커리벳(10)은, 리벳팅하고자 하는 두개의 소재(예를 들면 금속판)에 형성된 구멍에 삽입된 후, 도 2에 도시한 바와 같이 핀(P)을 상기 삽입공(15)의 길이방향으로 압입하는 것에 의하여, 몸체(14)의 선단부가 방사상으로 확장된다. 이렇게 몸체(14)의 선단부가 확장되는 것에 의하여, 체결하여 고정하고자 하는 두개의 부품이 서로 완전히 고정된 상태를 유지하게 된다. 이와 같은 앵커리벳을 제조에 대해서는 여러가지 방안이 제시되어 왔다. 예를 들어, 상기 절결홈을 성형하는 방법으로, 쏘우를 이용하여 절결하거나 상기 삽입공을 소정의 펀치를 이용하여 성형하기도 한다. 그리고 대한민국 등록특허공보 10-0420273호에 의하면, 소정의 금형을 이용하여 상기 절결홈 및 삽입공을 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이와 같은 기술에 의하면, 상기 십자형의 절결홈의 성형시, 앵커리벳의 전체 형상을 먼저 성형한 후 절결홈을 설정된 깊이 만큼 성형하고 있기 때문에, 절결홈의 성형시 원하는 깊이까지 가공하는 과정에서 불량률이 높아질 우려가 있다. 또한 상기 십자형의 절결홈을 성형하기 위한 금형이 한개의 원형으로 되어 있어 금형교환작업이 용이하지 않다. 더욱이 상기 삽입공의 성형시에는, 헤드 성형을 완료한 후 삽입공을 형성하고 있기 때문에, 헤드 부위에 버(bur)가 발생하는 등의 문제점이 있고, 이로 인하여 별도의 절삭 가공을 다시 수행하지 않으면 안되는 번거로움도 지적된다. 그리고 상기 핀이 삽입된 후, 삽입공의 내경이 단순한 원형이기 때문에, 핀이 임의로 이탈하는 현상이 발생하게 된다. 핀이 이탈한다는 것은, 앵커리벳의 체결력이 현격하게 저하되는 결과로 나타나게 되어, 실질적으로 앵커리벳의 기능에 치명적인 영향을 미치게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조공정이 간단하고, 불량률을 최소화함과 동시에 생산성을 높일 수 있도록 구성되는 앵커리벳의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은, 체결력의 저하를 완벽하게 방지할 수 있도록 구성되어, 신뢰성 있는 체결상태를 유지할 수 있는 앵커리벳을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하 본 발명에 의하면, 본 발명은 원통상의 소재를 금형을 이용하여 앵커리벳으로 형성하는 방법으로써; 원통상의 소재를 앵커리벳의 길이보다 짧게 절단하는 제1과정과; 절단된 소재를 금형에 넣고 펀치를 이용하여 일단부에 완제품의 절결홈에 비해 상대적으로 짧은 길이의 절결홈을 형성하는 제2과정; 상기 제2과정에서 형성된 반제품을 상대적으로 직경이 작은 금형에 넣고 펀치하여 몸체의 길이를 연장함으로써 상기 절결홈의 길이를 연장시킴과 동시에 상기 절결홈의 슬릿폭을 줄이는 제3과정; 상기 제3과정에서 형성된 반제품을 상대적으로 직경이 작은 금형에 넣고 펀치하여 몸체의 길이를 연장함과 동시에 몸체의 내부에 삽입공을 형성하는 제4과정; 그리고 상기 제4과정에서 형성된 반제품을 다른 금형에 넣고 펀치하여 후단부에 헤드를 완성하는 제5과정을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명의 다른 특징에 따르면 본 발명은 원통상의 소재를 금형을 이용하여 앵커리벳으로 형성하는 방법으로써; 원통상의 소재를 앵커리벳의 길이보다 짧게 절단하는 제1과정과; 절단된 소재를 금형에 넣고 펀치를 이용하여 일단부에 완제품의 절결홈에 비해 상대적으로 짧은 절결홈을 형성하는 제2과정; 절결홈이 형성된 반제품을 금형에 넣고, 펀치를 이용하여 타단부에 제1헤드를 형성하는 제3과정과; 상기 제3과정에서 형성된 반제품을 금형에 넣고 펀치를 이용하여 내부에 삽입공을 형성하는 제4과정; 그리고 삽입공이 형성된 반제품을 금형에 넣고 펀치를 이용하여, 상기 제1헤드부분의 체적을 축소시켜 완전한 헤드형상으로 형성하는 제5과정을 포함하여 구성되고; 상기 제2과정 내지 제4과정 중의 적어도 하나의 과정에서는, 상기 소재 또는 반제품의 길이를 연장시키는 것을 동시에 수행하여 절결홈의 길이 및 몸체의 길이를 완제품의 길이로 완성해나가는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다. 본 발명에서는 상대적으로 직경이 크고 짧은 상태의 소재(a상태)를 금형을 이용하여 절결홈을 가공함과 동시에 순차적으로 길이를 길게 형성하고 있기 때문에, 절결홈의 성형시 깊이가 얕게 형성하는 것이 가능하다. 따라서 절결홈 부분의 편심을 충분하게 방지할 수 있음과 동시에, 절결홈을 형성하기 위한 금형의 손상을 최대한 방지하는 것이 가능하다. 본 발명에서는 삽입공을 형성한 후, 헤드부분을 순차적으로 형성하고 있기 때문에, 헤드 형성 후 삽입공의 형성으로 인한 버의 발생을 방지할 수 있고, 별도 의 절삭 가공 등을 필요로 하지 않게 된다. 따라서 생산성 향상에 더욱 유리한 장점이 있음은 당연하다고 할 것이고, 헤드부분이 정확한 원형으로 형성될 수 있는 효과도 기대된다. 그리고 본 발명에서는 삽입공의 내주연에 돌기부(17)를 형성하고 있기 때문에, 앵커리벳의 삽입공에 삽입되는 핀의 이탈을 확실하게 방지할 수 있어서, 제품의 신뢰성을 더욱 높일 수 있게 되는 장점이 기대된다.
다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 3을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 앵커리벳을 만들기 위해서는, 먼저 원통상으로 제공되는 소재를 소정의 길이로 절단한다. 이 때 소재의 길이는, 실질적으로 완성되는 앵커리벳의 길이에 비하여 짧게 절단한다. 그리고 소재의 직경은, 실질적으로 완성되는 앵커리벳의 직경에 비하여 크다. 이하의 설명에서 완성되는 앵커리벳에 대해서는 도 1에 도시한 도면부호를 사용하여 각 부분을 칭하기로 한다. 그리고 도 1에서, 도면부호 2a 및 2b는 금형을 지지할 수 있는 금형홀더이고, 도면부호 4는 금형, 그리고 도면부호 6은 대상물을 이젝트하기 위한 이젝트핀이다. 제1과정(S1)에서, 소정의 길이로 절단된 소재(M)를, 금형홀더(2a,2b)에 의하여 지지되고 있는 금형(4)에 넣게 되고, 이 상태의 소재(M)가 상태(a)로 도시되어 있다. 여기서 상기 금형(4)은 절결홈(13)을 형성하기 위한 금형이고, 따라서 앵커리벳(10)의 절결홈(13)에 대응하는 형상을 가지고 있다. 이렇게 하여 금형(4)에 소재가 투입된 후에는, 제2과정(S2)에서, 펀치(P1)을 이용하여 가압하게 된다. 이렇게 가압된 후에는, 제3과정(S3)에서 도시된 바와 같이, 상기 핀(6)이 전진하여 상기 반제품을 금형에서 취출하게 된다. 이러한 제3과정에서 상기 핀(6)에 의하여 취출되는 반제품이 상태(b)로 도시되어 있다. 이러한 반제품은, 도시한 바와 같이 원통상의 몸체에 대하여 절결홈(13)이 형성되어 있으며, 이러한 절결홈(13)은 도 1에 도시한 바와 같이 십자형의 홈이다. 그리고 상기 제2과정(S2)에서 형성된 절결홈(13)은 완제품의 절결홈의 깊이보다 얕게 형성된다. 그리고 상태(b)로 도시한 반제품은, 실질적으로 상태(a)에 도시한 반제품 보다 길이가 연장된 상태이다. 길이가 연장되었다는 것은, 소재의 체적은 동일하기 때문에 실질적으로 직경이 줄어들게 된다는 것을 의미한다. 또한 길이를 연장시키기 위해서는 상기 반제품(또는 소재)가 투입되는 금형 캐비티의 직경이 더 축소된 상태의 금형을 이용한다는 것과 동일한 의미히고, 이하의 설명에서도 동일한 의미로 사용될 것이다. 다음에는 제4과정(S4)에서, 상기 (b)상태의 반제품을 다른 금형(4a)에 넣고, 펀치(P2)로 가압하는 단조공정을 수행한 후, 핀(6a)를 전진시키는 것에 의하여 단조가공된 (c)상태로 표시한 반제품을 얻게 된다. (c)상태의 반제품은, 실질적으로 상기 금형(4a)의 형상에 의하여 1차헤드부(12a)가 형성됨과 동시에, 상기 (b)상태의 반제품 보다는 길이가 연장된 형상을 가지게 된다. 그리고 상기 1차헤드부(12a)는, 완성된 앵커리벳(10)의 헤드(12) 형상과는 약간 상이한 것이고(체적이 상대적으로 큰 것이고), 후술하는 과정을 통하여 완전한 헤드(12) 형상을 가지게 될 것이다. 다음에는 제5과정(S5)에서, (c)상태의 반제품을, 다른 금형(4b)에 넣고, 펀치(P3)로 가압한다. 이 때 상기 펀치(P3)는 실질적으로 앵커리벳(10)의 삽입공(15)을 형성하기 위한 것이고, 삽입공(15)을 형성하기 위한 소정의 형상을 가지고 있음은 당연하다. 그리고 제5과정의 단조공정을 수행한 후에는 핀(6b)에 의하여 반제품이 취출된다. 상기 제5과정를 거친 반제품은 상태(d)와 같이 성형되어 있다. 즉, 상기 펀치(P3)에 의하여, 1차헤드부(12a)에 삽입공(15)이 형성되어 있는 것이다. 상기 상태(d)의 반제품을, 제6과정에서 다른 금형(4c)에 넣고, 펀치(P4)를 이용하여 가압하고, 핀(6c)로 취출하게 되면, 상태(e)의 반제품이 얻어진다. 즉 상기 펀치(P4)는 2차헤드부(12b)를 성형하기 위한 것이고, 이러한 2차헤드부(12b)는, 상술한 1차헤드부(12a)와 완성된 제품의 헤드(12)의 중간형상을 가지고 있다. 그리고 제7과정에서, 상기 상태(e)의 반제품을 다시 다른 금형(4d)에 넣고, 펀치(P5)를 이용하여 가압하는 과정을 통하여, 앵커리벳의 완제품이 얻어지고, 이러한 완제품인 앵커리벳이 상태(f)로 도시되어 있다. 상기 제7과정에서는 상기와 같이 펀치(P5)를 이용하여 완전한 헤드형상으로 성형함과 동시에 다음과 같은 과정이 진행된다. 상기 펀치(P5)의 선단부에는 소정 길이의 홈부(P5a)가 형성되어 있다. 이러한 펀치(P5)의 선단부가 상기 삽입홈(15)의 내부로 들어간 상태에서, 완성된 형태의 헤드(12)(제7과정 이후의 제품 도면 참 조)가 성형되는 과정에서, 상기 삽입공(15)의 내부에는 도 5에 도시한 돌기부(17)가 형성된다. 도 5는 본 발명의 앵커리벳(10)의 헤드(12) 측에서 본 정면도로써, 상기 삽입공(15)의 내부에는 내측으로 돌출된 돌기부(17)가 형성되어 있음을 알 수 있고, 이러한 돌기부(17)는 상기 펀치(P5)에 의하여, 제7과정에서 형성된 것이다. 상기 돌기부(17)는, 도시한 실시예에서와 같이 삽입공(15)의 내부에서 소정의 간격(바람직하게는 등간격)을 가지고 복수개(도시한 실시예에서는 3개)가 형성되어 있다. 이러한 돌기부(17)는, 도 1을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 앵커리벳(10)의 삽입공(15)에 삽입된 핀(P)이 임의로 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉 상기 핀(P)이 본 발명의 앵커리벳의 삽입공(15)에 삽입되면 상기 돌기부(17)가 변형되면서 상기 핀(P)과의 사이에는 완전히 밀착되면서 핀(P)의 이탈을 방지할 수 있는 마찰력이 작용하게 된다. 따라서 상기 돌기부(17)가 변형됨에 따라서, 상기 핀(P)은 앵커리벳에서 임의로 이탈하지 않게 되어, 보다 강한 체결력을 제공하는 것이 가능하게 된다. 도 4에는 도 3의 각각의 과정을 통하여 본 발명의 앵커리벳이 완전하게 형성되는 과정을 도시한 것으로, (a) 내지 (f)는, 도 3의 (a) 내지 (f)와 동일한 상태를 도시하고 있다. 이를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, (a)로 도시한 소재상태에서 제1과정(S1), 제2과정(S2), 그리고 제3과정(S3)를 거치면서 (b)로 도시한 상태가 된다. (b)로 도시한 상태는 (a)로 도시한 상태에 비하여 길이가 연장되어 있음을 알 수 있다. 그리고 (b)상태의 반제품은, 다시 제4과정(S4)를 거치면서 (c)로 도시한 상 태가 되는데, 이러한 (c)상태 역시 (b)상태에 비하여 길이가 연장되어 있음을 알 수 있다. 또한 (c)상태의 반제품은, 제5과정(S5)를 거치면서 다시 길이가 연장되어 (d)상태가 된다. 이와 같이 본 발명에서는 여러 과정를 거치면서, 앵커리벳의 길이를 원하는 길이가 되도록 하고 있음을 알 수 있다. 이러한 여러 번의 과정을 거침으로써, 절결홈(11)의 깊이를 상대적으로 얕게 형성하여도, 최종적으로는 원하는 깊이의 절결홈을 가지는 앵커리벳을 성형하는 것이 가능하다. 따라서 최초에 절결홈을 형성하는 과정에서 상대적으로 직경이 큰 소재에 상대적으로 얕은 절결홈을 형성하고 있기 때문에, 절결홈이 형성되는 부분이 편심되는 것을 방지할 수 있어서 불량율을 최소화할 수 있다. 그리고 반제품 상태(d)에서 완성품인 (f)상태로 헤드(12)를 형성하는 과정에서, 1차헤드부, 2차헤드부, 그리고 완성되는 헤드(12)를 통하여 그 부분의 체적을 감소시키는 단조과정을 통하여, 삽입공(15)의 내부에 소정의 돌기부(17)를 형성하고 있음을 알 수 있고, 이러한 돌기부(17)는 앵커리벳의 핀(P)을 더욱 견고하게 체결한 상태를 유지할 수 있게 됨을 알 수 있다. 그리고 상기 실시예에 있어서는 1차헤드부, 2차헤드부 등과 같은 과정을 통하여 헤드를 형성하고 있으나, 완전한 헤드를 만드는 과정은 상기 실시예 보다 더 많은 과정을 거칠 수도 있고, 적어도 두번 이상의 복수개의 과정을 거치도록 더욱 간략화할 수도 있다. 본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 제5과정(S5)에서 삽입공(15)를 먼저 형성한 다음, 헤드(12) 부분을 형성하는 단조과정을 진행시키는 것에 의하여, 실질적으로 홀의 형성으로 인한 그 주변 부분의 버(Bur)의 발생을 방지할 수 있게 되어, 별도의 절삭공정을 수행하지 않아도 된다. 그리고 상술한 본 발명의 설명에서 도시한 금형은 예시적인 것으로, 상술한 바와 같은 본 발명의 앵커리벳을 형성하는 부분에서는 여러가지 다른 변형이 가능함은 물론이다. 그리고 본 발명은 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 자명하다.
도 1은 일반적인 앵커리벳의 사시도. 도 2는 일반적인 앵커리벳의 설명도. 도 3은 본 발명의 공정을 순차적으로 예시한 예시 공정도. 도 4는 본 발명에 의한 소재의 변형과정을 보인 예시도. 도 5는 본 발명에 의하여 완성된 앵커리벳의 헤드측에서 본 정면도. |
