KR20160011060A - 금속 패널의 리벳이음 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 펀치와 엔빌에 의하여 금속성 패널(Pa,Pb)이 리벳이음되는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 검사방법은, 리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과; 리벳이 상부 패널을 압입하는 과정에서, 적어도 하나의 변위 위치에서 그에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단하거나, 적어도 하나의 하중에 대하여 그에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 상부 패널 판단과정; 그리고 상부 패널을 관통한 리벳이 하부 패널을 압입하는 과정에서, 변위에 대한 하중의 기울기가, 표준 기울기 범위에 속하는가의 여부를 판단하는 하부 패널 판단과정을 포함한다. 그리고 상기 상부패널 판단과정 후, 하부 패널에 대한 리벳의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 과정을 더 포함할 수 있다.

Description

금속 패널의 리벳이음 검사방법{Method for inspecting rivetting portions of metal panel}

본 발명은 금속 패널의 리벳 이음 검사방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리벳 이음에 사용되는 펀치의 하중 및 변위를 이용하여, 리벳 이음되는 두 개의 패널이 정상적으로 리벳이음이 되었는가의 여부를 판단하는 리벳 이음 검사 방법에 관한 것이다.

예를 들면 자동자를 포함하여 여러 가지 기계 장치를 생산하는 과정에서, 두 개의 금속 패널을 연결해야 하는 경우가 많이 발생한다. 예를 들면 다수의 금속 패널을 연결하여 자동차의 샤시를 형성하는 경우에도, 이와 같이 두 개의 금속 패널(이하에서는 단순히 패널이라고도 칭함)을 연결해야 한다. 그리고 이와 같은 자동차 분야 이외에도, 다양한 기술분야에서 금속 패널을 연결하여 구조물을 만들고 있다.

이와 같이 두 개의 금속 패널을 연결하기 위해서는 다양한 방법이 이용되고 있는데, 예를 들면 스팟 용접을 포함하는 용접 또는 리벳을 이용한 리벳이음 등이 널리 사용되고 있다. 여기서 스팟 용접에 의하여 패널을 연결하는 것은, 실질적으로 비용이 저렴한 장점이 있으나, 두 개의 패널이 용접 가능한 재질로 만들어진 경우에만 적용할 수 있는 단점이 있다. 예를 들면 이러한 스팟 용접은, 두 개의 스틸 패널을 서로 연결할 때는 유용하게 사용할 수 있지만, 스틸과 알미늄 등과 같이 이종의 패널을 연결하는 것은 상당히 불리하다.

그리고 리벳이음(rivetting)은 비용의 측면에서도 다소 불리한 면이 있지만, 이종의 재료도 쉽게 연결할 수 있다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다고 할 수 있으며, 이때 일반적으로 셀프 피어싱 리벳(SPR : Self Piercing Rivet)장치를 이용하고 있다. 이러한 셀프 피어싱 리벳장치의 기본적인 원리가 도 1에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 셀프 피어싱 리벳장치는, 두 개의 패널(Pa,Pb)를 리벳을 이용하여 연결하기 위한 장치로써, 펀치(12)를 포함하는 펀칭부(10)와, 상기 펀치(12)에서 가해지는 하중을 지지하는 다이 또는 앤빌(20)을 포함하여 구성되고 있다. 그리고 이와 같은 셀프 피어싱 리벳장치는, 통상 다축 로봇의 단부에 장착되어 생산 라인에서 프로그래밍된 과정을 따라서 순차적으로 해당부분의 패널을 리벳팅하게 된다.

이러한 셀프 피어싱 리벳장치에 사용되는 리벳은, 하단부에서 원형으로 돌출된 레그부(Ra)을 구비하는 리벳(R)을 사용할 수 있다. 그러나 이하에서 설명하는 검사방법은 이와 같은 형태의 리벳(R)에 한정될 수 없음은 당연하다. 그리고 도 2에는 이와 같은 리벳(R)을 이용하여 두 개의 패널(Pa,Pb)를 연결하는 과정이 모식적으로 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, (a)과정에서는 리벳(R)이 펀치(12)이 단부에 투입되고, (b)과정에서는 일반적으로 유압에 의하여 상기 펀치(12)가 하방으로 일정 간격 이동하여, 상부에 있는 패널에 압입되기 시작한다. 그리고 그리고 (c)과정에서는 리벳(R)이 상부에 있는 패널을 관통하고, 계속 진행하여 (d)에 도시한 바와 같이 하부의 패널까지 완전히 관통하게 되면, 두 개의 패널(Pa,Pb)을 이어주는 과정이 완료된다.

이와 같은 셀프 피어싱 리벳장치는 실제 라인에 투입되기 전에, 결합 대상으로 하는 두 개의 패널에 대하여 정상적으로 작업을 수행할 수 있도록 여러 번의 테스트를 수행한 후 최적의 조건으로 세팅된 상태에서 설치된다. 여기서 셀프 피어싱 리벳장치의 정상적인 동작을 위해서는, 펀치(12)가 패널(Pa,Pb)을 가압하는 가압력, 즉 하중과 상기 펀치(12)의 이동 거리, 즉 변위가 가장 중요한 요소 중의 하나라고 할 수 있다.

따라서 상기 펀치(12)의 변위와 펀치에 의하여 앤빌(20)에 가해지는 하중을 측정할 수 있는 센서가 장착되어 있으며, 이러한 센서에 의하여 측정되는 정보에 기초하여, 작업대상물인 두 개의 패널(Pa,Pb)을 정상적으로 리벳팅할 수 있도록 설정한 후, 실제 제조 공정에 투입된다고 할 수 있다.

그러나 실제 제조 과정에 있어서는, 생산되고 있는 결과물에 대하여 정확한 리벳 이음이 수행되었는가를 정확하게 검사할 방법이 마땅하지 않다. 즉 실제 제조 공정에 있어서는, 여러 가지 변수가 있을 수 있는데, 예를 들면 장치로 공급되는 리벳자체가 불량품인 경우도 예상할 수 있고, 리벳자체가 상술한 펀치(12)에 정확하게 세팅되지 않을 수도 있음은 당연하다. 그리고 리벳이 정상이고 정상적으로 펀치(12) 앞에 세팅되었다고 하더라도, 상기 셀프 피어싱 리벳 장치에 의하여 리벳팅되는 과정에서 불량이 발생할 우려도 배제할 수 없다.

현재로써는, 제조공정에서 생산된 제품의 외관을 시각으로 판별하는 것으로 전체적인 공정에서의 리벳이음의 불량 여부를 파악할 수 있을 뿐이어서, 전수검사와 같이 보다 완전한 리벳이음의 여부를 검사하기에는 어려움이 있다고 밖에 할 수 없다.

본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 모든 생산 제품에 대하여 리벳이음의 불량 여부를 정확하게 파악할 수 있는 검사방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

이와 같이 본 발명은 생산 과정에서 상술한 셀프 피어싱 리벳 장치의 정상 작업 여부를 정확하게 파악할 수 있도록 제안되는 것이라고 할 수 있고, 이는 실질적으로 셀프 피어싱 리벳 장치에서 감지될 수 있는 하중 및 변위의 값에 기초하여 판단하는 것이어서 가장 정확한 검사방법을 제공하는 것이라고 할 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 일정 구간 직선 왕복 운동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로; 리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과; 리벳이 상부 패널을 압입하는 과정에서, 적어도 하나의 변위 위치에서 그에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단하거나, 적어도 하나의 하중에 대하여 그에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 상부 패널 판단과정; 그리고 상부 패널을 관통한 리벳이, 하부 패널에서 펀치의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 최대 변위 및 하중 판단과정을 포함하여 구성된다.

그리고 여기서, 상기 상부패널 판단과정 후, 하부 패널에 대한 리벳의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 과정을 더 포함할 수 있다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 선형 이동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로; 리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과; 상부 패널을 관통한 리벳이 하부 패널을 압입하는 과정에서, 변위에 대한 하중의 기울기가, 표준 기울기 범위에 속하는가의 여부를 판단하는 하부 패널 판단과정; 그리고 리벳이 하부 패널에 최대한 압입된 상태에서, 펀치의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 최대 변위 및 하중 판단과정을 포함하여 구성되고 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 선형 이동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로; 리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과; 리벳이 상부 패널을 압입하는 과정에서, 적어도 하나의 변위 위치에서 그에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단하거나, 적어도 하나의 하중에 대하여 그에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 상부 패널 판단과정; 그리고 상부 패널을 관통한 리벳이, 하부 패널에서 펀치의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 최대 변위 및 하중 판단과정을 포함하여 구성된다.

그리고 상기 테이터 설정과정은, 리벳이음이 정상적으로 수행될 때 측정된 펀치의 다수의 변위 및 다수의 하중 정보에 기초하여 만들어지는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 데이터 설정과정에서 설정된 표준 범위는, 이후에 진행되는 리벳 작업에서 발생하는 데이터를 이용하여 업데이트 가능하다.

상기 상부패널 판단과정에서는, 펀치의 제1위치에서 변위에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단함과 같이, 펀치의 제2위치에서 하중에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같은 본 발명의 방법에 의하면, 리벳에 가해지는 펀치의 하중 및 펀치의 변위에 대한 정확한 데이터에 기초하여, 리벳이음의 정상 여부를 판단하고 있음을 알 수 있다. 따라서 실제 리벳팅되는 모든 이음부분에 대하여 정확한 검사를 수행할 수 있음을 알 수 있고, 이는 실질적으로 리벳 이음에 대한 전수 검사를 가장 정확하게 수행할 수 있다는 것을 의미하다고 할 수 있을 것이다. 이와 같은 본 발명의 검사 방법을 적용하는 것에 의하여, 생산되는 제품을 최고의 신뢰도를 가지도록 할 수 있음은 당연하다고 할 수 있다.

그리고 본 발명에 의하면, 펀치에서 리벳에 하는 하중 및 펀치의 변위에 대한 표준 범위를 작업의 진행에 따라서 얻어지는 데이터에 기초하여 업데이터 할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 장기간의 사용에 따라서 하중 및 펀치의 표준 범위 등을 포함하는 데이터의 신뢰도를 더욱 향상시킬 수 있을 것이고, 이는 생산되는 제품의 신뢰도를 지속적으로 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있음을 의미한다고 할 수 있다.

도 1은 셀프 피어싱 리벳 장치의 원리를 설명하기 위한 설명도.
도 2는 셀프 피어싱 리벳 장치에 의한 공정을 예시한 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 방법을 설명하는 플로챠트.
도 4는 하나의 스트로크에 대한 하중 및 변위의 변화를 보이는 그래프.
도 5는 본 발명의 제어방법을 적용하기 위한 구성을 보인 예시 블럭도.
도 6은 리벳이음이 완성된 상태의 단면을 예시한 것으로, (a)는 정상적인 상태를 보인 단면도, (b)는 비정상적인 리벳이음 상태를 보인 단면도이다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하여, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 여기서 도 3은 본 발명에 의한 검사방법을 예시적으로 보인 플로챠트이고, 도 4는 정상적인 리벳이음이 완료되는 과정에서 얻어지는 하중-변위의 관계를 보인 그래프이다. 그리고 이하의 설명에서 셀프 피어싱 리벳장치 자체의 구성에 대해서는 도 1을 같이 참조하면서 설명하기로 한다.

먼저 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 검사방법은, 두 개의 금속 패널이 정상적으로 리벳이음될 때, 하중과 변위 사이의 정상적인 관계를 보이는 표준 범위를 설정하는 과정(S 110)을 포함하고 있다. 본 명세서 상에서, "하중"이라고 함은, 펀치(12)가 리벳을 두 개의 패널(Pa,Pb)로 가압하는 힘을 의미한다(S 110). 이러한 하중은, 예를 들면 앤빌에 설치되어 있는 로드셀에서 측정될 수 있을 것이다.

그리고 "변위"라고 함은 리벳이음이 진행됨에 따라서 상기 펀치(12)가 하향 이동하는 거리를 의미하고, 상기 펀치(12)의 변위를 측정하는 센서가 셀프 피어싱 리벳장치에 구비되어 있음은 상술한 바와 같다. 또한 상기 펀치(12)는 설정된 구간 내에서 직선 왕복운동을 수행하면서 한 번의 스트로크로 리벳으로 한 쌍의 패널(Pa,Pb)을 연결하는 것임은 당연하다.

여기서 도 4에 예시한 그래프는 정상적인 리벳이음이 수행되는 한 번의 스크로크(또는 사이클)에서, 실질적으로 펀치(12)의 변위에 따라서 어느 정도의 하중이 가해지는가를 연속적으로 표시한 것이라고 할 수 있다. 따라서 상기 제110과정(S110)은 실질적으로 펀치의 변위에 따라서 어느 정도의 하중 범위가 바람직한 것인가를 예시적으로 보이는 것이라고 할 수 있다. 그리고 도 4에 도시한 그래프를 참고로 하여, 하나의 리벳 이음 공정에 대하여, 펀치의 변위와 하중의 변화에 대하여, 하나의 공정에서 각각의 구간 또는 지점의 의미를 살펴보기로 한다.

도 4에서 가로축은 변위(mm)를 나타내고, 세로축은 하중(Kg)을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 펀치(12)는 최초에는 상부에 위치하고 있는데, 이때 펀치(12)는 실질적으로 패널(Pa,Pb)와는 전혀 접촉하지 않는 상태이다. 이러한 상태에서 리벳이음이 시작되면, 예를 들면 유압실린더에 의하여 펀치가 하향 이동하게 된다. 그리고 일정 거리 하향 이동한 후, 리벳(R)이 상부에 있는 패널(Pa)의 상면에 접촉하게 될 것이고, 이러한 점이 도 4에서 "A"로 표시되어 있는 부분이다.

이렇게 지점(A)에 도달하기 까지 실제로 상기 펀치는 상대적으로 신속하게 이동하게 되는데, 예를 들면 50-100mm/초 정도의 속도를 가지고 이동하게 된다. 그리고 이와 같은 지점(A) 이후의 일정한 변위 동안, 즉 구간(B)에서는 리벳(R)이 상부의 패널(Pa)에 압입되어 상부의 패널을 관통하는 구간이 진행된다. 이러한 구간에서 상기 펀치는 일정한 반력을 받기 때문에 속도는 상대적으로 저하되며, 예를 들면 10-30mm/초의 속도로 유지된다고 할 수 있다.

그리고 펀치(12)가 상부의 패널(Pa)를 관통하게 되면, 실질적으로 구간(C)의 과정이 진행되는데, 이러한 구간(C)에서는 상부 패널(Pa)가 관통됨에 따라서 일시적으로 하중이 낮아졌다가 다시 일정 구간 상승하기 시작하는 과정이 진행된다.

이러한 구간(C)에 연속하여 구간(D)가 진행되는데, 구간(D)는 상기 리벳(R)이 하부의 패널(Pb)에 압입되어 최종적으로 리벳이음이 완료되는 시점 또는 지점까지의 과정을 의미한다. 이 과정에서 리벳(R)이 하부의 패널(Pb)에 완전히 고정될 수 있도록 변형되기 위해서는, 마찰력 등을 고려하여 상대적으로 큰 하중이 필요함과 동시에 그 변위는 상대적으로 짧기 때문에, 도 4의 그래프에서 상기 구간(D)는 급격한 기울기를 가지고 있음을 알 수 있다.

그리고 상기 구간(D)의 최종 지점은 지점(D)로 표시되는데, 이는 리벳(R)이 하부의 패널(Pb) 내에서 최대의 변형을 일으키는 순간이라고 할 수 있고, 이는 펀치(12)가 최대 하중값 및 최대의 변위값을 가지는 시점 또는 지점이라고 할 수 있다. 도 6은 리벳 이음이 완료된 상태의 단면을 예시한 것으로, (a)에 도시한 바와 같이, 리벳(R)이 상부의 패널(Pa)을 관통한 상태에서 하부의 패널 내에서 최대로 변형된 상태임을 알 수 있고, 상술한 지점(D)은 이와 같은 상태를 가지도록 리벳(R)이 변형된 시점 또는 지점을 의미한다.

그리고 상기 지점(E)가 완료되면 실질적으로 리벳이음이 완료된 상태이기 때문에, 펀치(12)는 신속한 속도도 상승하게 되기 때문에, 구간(F)에서는 급격한 기울기로 하중이 낮아진 후, 펀치가 원래의 위치로 복귀하는 과정을 의미한다.

이상에서와 같이, 셀프 피어싱 리벳장치에서 한번의 스크로크(리벳팅)에서의 하중-변위의 관계를 알 수 있다. 도 3의 제110과정은, 도 4에 도시한 바와 같이 정상적인 리벳이음이 완료되는 하나의 스크로크 과정에서, 펀치의 하중과 변위에 대한 표준 범위를 얻는 과정을 의미한다. 이러한 표준 범위에는, 이동하면서 변위되는 펀치의 각 변위 지점에 대한 표준 하중 범위, 펀치가 가하는 하중에 대한 각 지점에서의 표준 변위 범위, 그리고 상술한 구간(D)에서의 기울기에 대한 표준 기울기 범위, 그리고 지점(E)에서의 최대 하중에 대한 표준 최대 하중 및 표준 최대 변위 등을 포함하고 있다.

여기서 표준 하중 범위, 표준 변위 범위, 표준 기울기 범위, 그리고 표준 최대 하중 및 표준 최대 변위는, 실질적으로 바람직한 값의 범위에 더하여 리벳 작업이 이상 없이 이루어질 수 있는 허용 가능한 공차범위를 포함하는 개념으로 정의하고 사용하기로 한다. 이러한 표준 범위는, 예를 들면 다수의 시험에 의하여 얻어질 수 있는데, 예를 들면 한 쌍의 패널(Pa,Pb)에 대하여 아주 많은(예를 들면 수 백회) 테스트를 수행하고, 테스트 결과 정상적인 리벳이음 또는 바람직한 리벳이음이 실행된 경우의 각 지점에서 보이는 하중-변위의 수치에 기초하여 정해질 수 있다.

예를 들어, 도 4에서 제1위치(m)에서의 하중을 대략 700Kg이라고 하면, 이러한 하중에 대응하는 표준 변위 범위는, 제1위치(m)에서 구간 막대로 보이는 범위, 즉 대략적으로 154-158mm의 범위가 표준 변위 범위가 되는 것이다. 그리고 이러한 표준 변위 범위는, 허용 가능한 공차를 포함하고 있음은 상술한 바와 같다.

그리고 지점(A)에서의 변위는 대략적으로 155mm이고, 이때 하중은 대략적으로 400kg이라고 할 수 있다. 그러나 지점(A)에서 특정 변위(예를 들면 155mm)에서 하중은 일정한 허용공차를 포함할 수 있기 때문에 예를 들면 350-450Kg의 하중을 가지면 정상적이라고 할 수 있고, 이를 표준 하중 범위라고 칭하기로 한다.

또한 구간(B)에서의 특정 지점에서 일정한 하중(예를 들면 1000Kg)에 대해서도 표준 변위 범위는, 153mm 내지 158mm의 값이라고 할 수 있다. 위에서 살펴본 바와 같이, 각각의 변위 또는 하중에 대하여, 허용공차를 고려하면 일정한 범위 내의 하중 또는 변위이면 정상적인 리벳이음이 이루어지고 있다고 판단할 수 있는 것이고, 이를 표준 범위라고 칭하기로 한다. 그리고 이하에서 설명하는 표준 기울기 역시 동일하게 허용 가능한 공차를 포함하는 기울기를 의미하며 정상적인 리벳 이음이 가능한 범위이다.

이와 같이 상제 제110과정에서 얻어지는 하중 또는 변위에 대한 표준 범위는, 도 5에 도시한 저장부(60)에 저장되어 있다. 그리고 이하에서 설명하는 각각의 측정값은 하중센서 및 변위센서를 포함하는 센서(70)에서 측정된 값을 의미하고, 이는 제어부(50)로 송신된다. 제어부(50)는 상기 센서(70)에서 측정된 값을 저장부(60)에 저장되어 있는 허용공차를 포함하는 표준값(표준범위)과 비교하여, 이하에서 설명하는 바와 같이 정상 또는 불량 여부를 판단하게 된다.

그리고 상기 저장부(60)에 저장되어 있는 표준값은, 장기간의 사용에 의하여 축적된 데이터를 이용하여 업데이터 가능하다. 또한 저장부(60)는 실질적으로 상술한 표준값을 저장하고 있으면 충분한 것이어서, 제어부에 탑재된 메모리를 사용하는 것도 가능함은 물론이다. 여기서 제어부(50)는 실질적으로 셀프 피어싱 리벳장치를 전체를 제어하는 컨트롤러로 구성되는 것도 가능하고, 별도의 마이크로프로세서로 구성하는 것도 가능하다.

이와 표준값(표준범위)를 얻는 과정은 상술한 바와 같이 다수의 실험에 의하여 얻어질 수 있을 것임은 당연하다. 그러나 이와 같은 표준 범위는, 패널 및 리벳을 실제로 테스트하여 얻을 수 있는 것 이외에도, 정확한 시뮬레이션에 의해서도 얻을 수 있을 것임은 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 충분히 예상될 수 있다. 즉 셀프 피어싱 리벳 장치의 구성요소, 그리고 한 쌍의 패널 및 리벳에 대한 정확한 특성값을 기반으로 하여, 다수의 시뮬레이션에 의해서도 얻을 수 있는 것이다.

상술한 제110과정에서 변위 및 하중에 대한 표준 범위가 얻어지면, 다음에는 실제 생산라인에서 처리되는 리벳팅 과정에서 이를 이용하여 정상 여부를 판단하는 제120과정이 진행된다. 즉, 제120과정(S 120)에서는, 상술한 구간(B)에 있어서의 임의의 지점의 하중 또는 변위에 대하여, 그에 대응하는 변위 또는 하중이 일정한 범위 내에 있는가를 판단하는 제1테스트를 수행하게 된다.

이와 같은 제1테스트단계는, 예를 들면 구간(B) 내에서 임의의 제1지점(m)에서 기준 하중값(실제 하중값)에 대하여, 그에 대응하는 변위값이 표준 변위 범위 내에 있는가를 판단하게 된다. 그리고 상기 제1테스트 단계는, 상기 구간(B) 내에서, 임의의 제2지점(n)에서의 기준 변위값(실제 변위값)에 대하여, 그에 대응하는 하중값이 허용공차를 포함하는 표준 하중 범위 내에 있는가도 판단할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 제120과정에서 표시한 제1테스트과정은, 상술한 바와 같이 구간(B)에 있어서, 특정한 지점에서의 변위값 또는 하중값에 대하여, 그에 대응하는 하중값 또는 변위값이 허용공차를 포함하는 표준 하중 범위 또는 표준 변위 범위 내에 있는가를 판단하는 것이다. 여기서 제120과정(제1테스트과정)은, 위에서 살펴본 바와 같이, (1) 임의의 제1위치(m)에서의 정해진 하중값에 대한 변위가 표준 변위 범위 내에 있는가를 판단하거나, (2) 임의의 제2위치(n)에서 정해진 변위값에 대한 하중이 표준 하중 범위 내에 있는가를 판단하거나, (3) 상술한 (1) 및 (2)를 각각 별도로 진행하는 것도 가능하다.

그리고 상술한 구간(B)는 실질적으로, 리벳(R)이 상부에 있는 패널(Pa)에 압입되면서 패널(Pa)과 관계 있는 변형 구간임을 알 수 있다. 따라서 이하에서는 상기 구간(B)를, 리벳(R)이 상부에 있는 패널(Pa)에 압입되는 과정이라고 할 수도 있다. 또한 구간(D)은 실질적으로 리벳(R)이 하부의 패널(Pb)에 압입되는 과정에서의 하중-변위를 보이는 구간이기 때문에, 이하에서는 리벳이 하부의 패널을 압입하는 과정이라고 할 수도 있다. 그리고 상기 제120과정에서 정상이라고 판단되면, 제130과정이 진행되고, 불량이라고 판단되면, 생산 라인에서 불량이 난 것이라고 처리(S 160)하게 될 것이다.

제130과정에서는 상술한 구간(D), 즉 리벳(R)이 하부의 패널(Pb)를 관통하는 과정에서의 제2테스트가 진행된다. 상술한 구간(D)에서는 실질적으로 그래프의 기울기가 급격하게 진행되는 부분임을 상술한 바와 같다. 그리고 상술한 바와 같은 이유로, 상기 구간(D)에서도 그래프의 기울기에는 일정한 허용 공차가 있음은 당연하고, 이러한 허용 공차를 포함하는 기울기를 표준 기울기 범위라고 정의하기로 한다. 따라서 제130과정에서 진행되는 제2테스트는, 실제 리벳팅 과정에서, 구간(D)에서 발생한 기울기가, 표준 기울기 범위에 속하는가를 판단하는 것이다.

이와 같이 상기 제130과정에서 측정된 기울기가 표준 기울기 범위 이내에 포함되면 정상이라고 판단하여 제140단계로 진행하여 제3테스트가 진행되고, 측정된 기울기가 오차 범위를 벗어나면 불량이라고 판단한다.

그리고 제140단계는 위에서 살펴본 바와 같이, 하나의 리벳 이음 과정에서 발생한 최고의 하중 및 최고의 변위가, 저장부에 저장되어 있는 표준 최대 하중 범위 또는 표준 최대 변위 범위 내에 있는가를 판단하는 것이다. 도 4의 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 지점(E)에서의 최고 하중값 및 최고 변위값의 범위가 표준 최대 범위로 이미 저장되어 있기 때문에, 실제 리벳 이음이 진행되는 과정 중에서 상기 지점(E)에서 측정된 실제 최고 하중값 및 변위값이 이러한 범위 내에 속하는가의 여부를 판단하여 정상 여부를 판단하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 리벳이 상부의 패널(Pa)에 압입되는 과정, 그리고 리벳이 하부의 패널(Pb)에 압입되는 과정, 그리고 리벳의 압입이 완료될 시점에서의 하중 및 변위를 측정하여, 셀프 피어싱 리벳 장치에 의하여 수행된 리벳 이음의 정상 여부를 판단하고 있음을 알 수 있다.

그리고 상술한 바와 같은 다수의 테스트 과정을 거치게 되면, 실질적으로 한 쌍의 패널(Pa,Pb)의 연결상태는 물론이고, 리벳 자체의 눈에 보이지 않은 결함에 의한 불량도 충분히 체크할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들면 도 6에서 (a)는 정상적인 리벳 이음이 완료된 상태의 단면을 예시하고 있고, (b)는 비정상적인 리벳이음, 즉 불량인 상태의 리벳이음 부분의 단면을 예시하고 있다.

위에서 설명한 바와 같은 하중-변위에 대한 테스트를 수행하게 되면, (b)에 도시한 결과를 초래하는 어떠한 것도 명백하게 체크될 수 있을 것인데, 예를 들면 상술한 바와 같이 리벳 자체의 내부 결함, 그리고 패널(Pa,Pb)의 결함까지도 이를 체크할 수 있음은 당연하다. 즉, 리벳팅 과정에서 소형 변형을 일으키는 금속재에서, 어느 하나라도 결합이 있으면 정상적인 과정에서 발생하는 하중-변위가 표준 범위 내에 들어오는 것은 불가능하기 때문이다. 그리고 정상적인 리벳이라고 하더라도, 상술한 펀치의 전방에 세팅하는 과정에서의 오정렬 등도 충분히 검사될 수 있음도 물론이다.

그리고 상술한 실시예의 설명에 있어서는, 펀치의 변위의 진행에 따라서 수행되는 테스트를 순차적으로 설명하였다. 그러나 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 당연하다.

Pa ..... 상부의 패널
Pb ..... 하부의 패널
R ..... 리벳

Claims (7)

1. 일정구간 직선 왕복 이동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널(Pa,Pb)을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로;
   리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과;
   리벳이 상부 패널을 압입하는 과정에서, 적어도 하나의 변위 위치에서 그에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단하거나, 적어도 하나의 하중에 대하여 그에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 상부 패널 판단과정; 그리고
   상부 패널을 관통한 리벳이 하부 패널을 압입하는 과정에서, 변위에 대한 하중의 기울기가, 표준 기울기 범위에 속하는가의 여부를 판단하는 하부 패널 판단과정을 포함하여 구성되는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳이음 검사방법.
   
2. 선형 이동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널(Pa,Pb)을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로;
   리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과;
   리벳이 상부 패널을 압입하는 과정에서, 적어도 하나의 변위 위치에서 그에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단하거나, 적어도 하나의 하중에 대하여 그에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 상부 패널 판단과정; 그리고
   상부 패널을 관통한 리벳이, 하부 패널에서 펀치의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 최대 변위 및 하중 판단과정을 포함하여 구성되는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳이음 검사방법.
   
3. 선형 이동하면서 리벳을 가압하는 펀치와, 접합 대상물인 한 쌍의 금속성 패널(Pa,Pb)을 사이에 두고 상기 펀치에 대응하도록 설치되는 앤빌을 포함하는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳 이음 검사 방법으로;
   리벳이음을 위한 하나의 스트로크 과정에서, 펀치의 변위 및 하중에 대한 표준 범위를 설정하는 테이터 설정과정과;
   상부 패널을 관통한 리벳이 하부 패널을 압입하는 과정에서, 변위에 대한 하중의 기울기가, 표준 기울기 범위에 속하는가의 여부를 판단하는 하부 패널 판단과정; 그리고
   리벳이 하부 패널에 최대한 압입된 상태에서, 펀치의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 최대 변위 및 하중 판단과정을 포함하여 구성되는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳이음 검사방법.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 상부패널 판단과정 후, 하부 패널에 대한 리벳의 최대 변위 지점에서의 최대 변위 및 최대 하중이, 표준 최대 변위 및 표준 최대 하중의 범위에 속하는가를 판단하는 과정을 더 포함하여 구성되는 셀프 피어싱 리벳 장치의 리벳이음 검사방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 테이터 설정과정은, 리벳이음이 정상적으로 수행될 때 측정된 펀치의 다수의 변위 및 다수의 하중 정보에 기초하여 얻어지는 셀프 피어싱 리벳장치의 리벳이음 검사방법.
   
6. 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 설정과정에서 설정된 표준 범위는, 업데이트 가능한 셀프 피어싱 리벳장치의 리벳이음 검사방법.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 상부패널 판단과정은, 펀치의 제1위치에서 변위에 대응하는 하중이 표준 하중 범위에 포함되는가를 판단함과 같이, 펀치의 제2위치에서 하중에 대응하는 변위가 표준 변위 범위에 포함되는가를 판단하는 셀프 피어싱 리벳장치의 리벳이음 검사방법.
   

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