복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법{A METHOD FOR WELDING A NUT IN MULTI-PANEL SIMULTANEOUS FORMING PROCESS}

본 발명은 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수패널을 가 용접 후, 동시성형하여 생산되는 패널 성형품에 웰드너트를 용접하는 경우, 웰드너트의 용접부 변형 또는 치수편차 등의 원인으로 인한 용접불량을 배제할 수 있도록 하는 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 각종 차체 패널에는 웰드너트(weld nut)를 용접하여 다른 부품과 연결을 정확하고 견고하게 하여 고정할 수 있도록 한다. 이러한 웰드너트의 용접은, 단품패널 상에 홀을 가공하고, 이에 대응하여 상기 웰드너트를 위치시킨 후, 프로젝션 용접기 등을 이용하여 전류 및 압력을 가하여 집중열이 발생되도록 하여 용접하게 된다.

그런데, 복수패널을 가 용접한 상태로 동시성형하여 생산되는 복수패널 성형품 상에 상기 웰드너트를 용접하기 위해서는, 도 3에서와 같은 공정을 통하여 이루어진다.

즉, 상기 도 3을 통하여, 종래 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법을 공정별로 설명하면, 먼저, 코일(101) 상태의 스트립(103)을 블랭킹 프레스(105)를 통하여 각각의 단품패널로 절단하여 성형한다.(S110,S111)

이 때, 하나의 단품패널은 어셈블리 패널의 내측 단품패널(107)이 되며, 다른 하나의 단품패널은 외관을 이루는 외측 단품패널(109)이 된다.

이와 같이, 블랭킹 프레스(105)를 통하여 생산된 내측 단품패널(107)과 외측 단품패널(109)은 스폿 용접기(111)를 통하여 설정 타수만큼 일단 가 용접되며,(S120) 가 용접된 내측 단품패널(107) 및 외측 단품패널(109)은 상호 겹쳐진 상태로 스탬핑(Stamping) 공정 상에서, 웰드너트(100)를 용접할 위치에 피어싱 프레스(113)에 의해 볼트홀(115)을 가공하게 된다.(S130)

이어서, 상기 볼트홀(115)이 가공된 내측 단품패널(107)과 외측 단품패널(109)은 상호 겹쳐진 상태로 내측 단품패널(107)을 상부로 위치시켜 프로젝션 용접기(117)로 투입되며, 이 프로젝션 용접기(117)는 상기 내측 단품패널(107) 상에 웰드너트(100)를 투입하여 그 하부 전극(119)상의 위치 결정핀(121)에 의해 웰드너트(100)의 위치를 설정한 후, 상부 전극(123)을 하강하여 가압함과 동시에 통전시켜 전류 및 압력을 집중시킴으로써, 집중열을 발생시켜 내측 단품패널(107) 상에 웰드너트(100)를 용접하여(S140) 복수패널로 구성되는 어셈블리 패널(200)을 이루게 되는 것이다.

그러나 상기와 같이, 종래 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 의하면, 도 3의 A부분에 도시된 피어싱 펀치(125)가 도 4에서와 같이, 피어싱 프레스(113)를 통하여 상호 가 용접된 내측 단품패널(107)및 외측 단품패널(109)을 동시에 피어싱 가공하게 되면, 피어싱 펀치(125)의 날 부분의 마모에 의한 파손이 빈번하게 발생하는 문제점이 있다.

또한, 도 5에서 도시한 바와 같이, 내측 단품패널(107) 및 외측 단품패널(109)로 이루어지는 2장의 패널을 그 볼트홀(115)을 통하여 프로젝션 용접기(117)의 하부 전극(119) 상에 위치 결정핀(121)을 통하여 끼울 때, 상기 늘어난 2장의 패널 두께(t)에 의해 위치 결정핀(121)의 돌출 길이(L)가 짧아져 상기 위치 결정핀(121)이 웰드너트(100)의 용접 위치를 정확하게 규제하지 못하여 상기 볼트홀(115)에 대하여 웰드너트(100)의 용접부 위치정도가 정확하지 않게 되거나, 도 6에서 도시한 바와 같이, 웰드너트(100)가 내측 단품패널(107) 상에 정확하게 안착되지 못하여 프로젝션 용접자체가 불가한 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서 상기 웰드너트(100)의 위치정도가 불안하고, 통전 및 발열이 동일한 조건에서 이루어지지 않게 되며, 이로 인한 용착위치 산포 및 볼트 체결불량 및 용접불량 등의 원인이 되는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 복수패널을 가 용접 후, 동시성형하여 생산되는 패널 성형품에 웰드너트를 용접하는 경우, 상기 복수패널 상에 성형되는 볼트홀을 다른 공정에서 상호 분리하여 단품패널별로 다른 규격으로 성형하여 웰드너트의 용접부 변형 또는 치수편차 등에 의한 볼트 체결불량의 원인을 제거할 수 있도록 하는 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법은, 코일 상태의 스트립을 블랭킹 프레스를 통하여 외측 단품패널과 내측 단품패널로 각각 성형하는 블랭킹 공정과; 상기 블랭킹 공정을 통하여 생산된 각 단품패널을 스폿 용접기를 통하여 설정 타수만큼 용접하여 가 접합하는 가접공정과; 상기 가접공정에서 상호 가접된 각 단품패널을 소정의 형상으로 동시 성형함과 동시에, 피어싱 펀치를 이용하여 볼트홀을 피어싱 가공하는 스탬핑 공정과; 상기 각 단품패널의 볼트홀에 대응하여 웰드너트를 안착하여 프로젝션 용접기를 통하여 용접하는 웰드너트 용접공정을 포함하는 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에서,

상기 블랭킹 공정은 코일 상태의 스트립을 블랭킹 프레스를 통하여 외측 단품패널로 절단하여 성형하는 제1블랭킹 공정과; 코일 상태의 스트립을 피어싱 펀치를 포함하는 블랭킹 프레스를 통하여 내측 단품패널로 절단함과 동시에, 내측 단품패널 상의 너트 용접부에 제1볼트홀을 성형하는 제2블랭킹 공정으로 이루어지며;

상기 스탬핑 공정은 상호 가접된 상기 내측 단품패널 및 외측 단품패널을 소정의 형상으로 동시 성형함과 동시에, 피어싱 펀치를 이용하여 상기 내측 단품패널에 형성된 제1볼트홀을 통하여 외측 단품패널 상에 제2볼트홀 만을 피어싱 가공하며, 상기 웰드너트 용접공정은 상기 내측 단품패널의 제1볼트홀을 통하여 웰드너트를 외측 단품패널 상의 제2볼트홀의 외주를 따라 접촉되도록 끼워 넣은 상태로 프로젝션 용접기의 전류 및 압력을 집중시킴으로써, 집중열을 발생시켜 외측 단품패널 상에 상기 웰드너트를 용접하도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법을 도시한 공정 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법의 단계별 공정도이다.

본 발명의 실시예에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법은 먼저, 코일(1) 상태의 스트립(3)을 블랭킹 프레스(5)를 통하여 외측 단품패널(9)과 내측 단품패널(7)로 각각 성형하는 블랭킹 공정(S10)을 진행하는데, 이 블랭킹 공정(S10)은 코일(1) 상태의 스트립(3)을 블랭킹 프레스(5)를 통하여 외측 단품패널(9)로 절단하여 성형하는 제1블랭킹 공정(S11)과, 상기 코일(1) 상태의 스트립(3)을 피어싱 펀치(8)를 포함하는 블랭킹 프레스(5)를 통하여 내측 단품패널(7)로 절단함과 동시에, 상기 내측 단품패널(7) 상의 너트 용접부에 대응하여 상기 피어싱 펀치(8)로 제1볼트홀(11)을 성형하는 제2블랭킹 공정(S12)으로 이루어진다.

즉, 상기 내측 단품패널(7)은 외측 단품패널(9)에 없는 제1볼트홀(11)을 동시에 형성한 상태로 블랭킹 성형이 이루어진다.

그리고 상기 블랭킹 공정(S10)을 통하여 생산된 외측 단품패널(9) 및 내측 단품패널(7)은 상호 겹쳐진 상태로 스폿 용접기(13)를 통하여 설정 타수만큼 용접하여 가 접합하는 가접공정(S20)을 거치게 된다.

이어서, 상기 가접공정(S20)에서 상호 가 접합된 외측 단품패널(9)과 내측 단품패널(7)은 복수패널(즉, 상기 외측 단품패널과 내측 단품패널이 가 접합된 상태의 결합체)의 형태로 스탬핑 공정(S30)을 거치게 되는데, 이 스탬핑 공정(S30)에서는 피어싱 펀치(15)를 포함하는 프레스 설비(17)를 이용하여 상기 복수패널을 소정의 형상으로 동시 성형함과 동시에, 상기 피어싱 펀치(15)를 이용하여 상기 외측 단품패널(9)에 제2볼트홀(12)을 피어싱 가공하게 된다.

여기서, 상호 가 접합된 상기 내측 단품패널(7) 및 외측 단품패널(9)의 동시 성형중에 상기 외측 단품패널(9)에 성형되는 제2볼트홀(12)은 상기 피어싱 펀치(15)가 상기 내측 단품패널(7)에 형성된 제1볼트홀(11)을 통하여 외측 단품패널(9) 상에 제2볼트홀(12)을 피어싱 가공하게 된다.

이 때, 상기 내측 단품패널(7)에 형성되는 제1볼트홀(11)의 직경(D1)은 외측 단품패널(9)에 형성된 제2볼트홀(12)의 직경(D2)보다 크게 형성되는데, 더욱 엄밀하게 말하면, 용접될 웰드너트(10)의 직경 혹은 넓이를 포함할 수 있도록 크게 형성되어야 한다.

이와 같이, 상기 스탬핑 공정(S30)에서, 상기 내측 단품패널(7) 및 외측 단품패널(9)에 각각 제1볼트홀(11) 및 제2볼트홀(12)이 형성된 상태로, 상기 복수패널은 프로젝션 용접기(19)를 통하여 웰드너트(10)를 용접하는 웰드너트 용접공정(S40)을 진행하는데, 상기 웰드너트 용접공정(S40)에서는 상기 내측 단품패널(7)과 외측 단품패널(9)가 상호 겹쳐져 가 접합된 상태로 내측 단품패널(7)을 상부로 위치시켜 프로젝션 용접기(19)로 투입되며, 이 프로젝션 용접기(19)는 상기 내측 단품패널(7)의 제1볼트홀(11)을 통하여 웰드너트(10)를 외측 단품패널(9) 상의 제2볼트홀(12)의 외주를 따라 그 단면상에 접촉되도록 끼워 넣은 상태로 투입하여 그 하부 전극(21)상의 위치 결정핀(23)에 의해 웰드너트(10)의 위치를 설정한 후, 상부 전극(25)을 하강하여 가압함과 동시에 통전시켜 � ��류 및 압력을 집중시킴으로써, 집중열을 발생시켜 외측 단품패널(9) 상에 웰드너트(10)를 용접하여 복수패널로 구성되는 어셈블리 패널(20)을 이루게 되는 것이다.

따라서 상기한 바와 같은 공정들에 의한 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 의하면, 일단 종래 하나의 피어싱 펀치가 피어싱 프레스(17)를 통하여 상호 가 용접된 내측 단품패널(7)및 외측 단품패널(9)을 동시에 피어싱 가공하지 않도록 하여 피어싱 펀치의 날 부분의 마모에 의한 파손을 방지할 수 있게 된다.

또한, 내측 단품패널(7) 및 외측 단품패널(9)로 이루어지는 복수패널을 그 각각의 볼트홀(11,12)을 통하여 프로젝션 용접기(19)의 하부 전극(21) 상에 위치 결정핀(23)을 통하여 끼울 때, 상기 늘어난 패널 두께(t)에 영향을 받지 않고 위치 결정핀(23)에 의해 웰드너트(10)를 충분히 가이드하도록 하여 웰드너트(10)의 용접 위치를 정확하게 규제할 수 있게 되며, 동시에 상기 웰드너트(10)가 내측 단품패널(7) 상의 제1볼트홀(11)에 의해서도 가이드 되어 정확하게 안착이 유도됨으로 상기 웰드너트(10)의 위치정도를 안정적으로 확보할 수 있으며, 이에 따라 통전 및 발열이 동일한 조건에서 이루어지도록 하여 웰드너트(10)의 용착위치가 설정위치에서 정확하게 이루어지며, 용접품질을 향상시킬 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 의하면, 복수패널을 가 용접 후, 동시성형하여 생산되는 패널 성형품에 웰드너트를 용접하는 경우, 상기 복수패널 상에 성형되는 볼트홀을 다른 공정에서 상호 분리하여 단품패널별로 다른 규격으로 성형함으로써, 피어싱 펀치의 날 부분 마모를 방지할 수 있게 되며, 동시에 웰드너트의 용접부 변형 또는 치수편차 등에 의한 볼트 체결불량의 원인을 제거할 수 있게 되어 용접품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법을 도시한 공정 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법의 단계별 공정도이다.

도 3은 종래 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법의 단계별 공정도이다.

도 4 내지 도 6은 종래 복수패널 동시성형에서의 너트 용접방법에 따른 문제점을 설명하기 도면이다.