KR102259761B1 - 스크루를 세팅하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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웨버 쉬라바우토마튼 게엠베하
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Abstract

본 발명은 스크루, 특히 플로우 드릴 스크루를 세팅하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 방법에 따르면, 스크루는 시간 제한된 제1 페이즈 동안 제1 회전 속력 및 제1 축방향 이송력으로 구동되어 스크루를 적어도 하나의 컴포넌트를 통하여 구동한다. 스크루가 제1 페이즈 동안 컴포넌트를 관통하지 않은 경우에, 스크루는 제1 페이즈 이후의 제2 페이즈 동안 제1 회전 속력 보다 높은 제2 회전 속력 및/또는 제1 축방향 이송력 보다 높은 제2 축방향 이송력으로 자동적으로 구동된다.

Description

스크루를 세팅하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SETTING A SCREW}
본 발명은 스크루, 특히 플로우 드릴 스크루(flow-drilling screw)를 세팅하기 위한 방법 및 장치에 관련된 것이다.
미리 정의된 회전 속력(revolution speed) 및 미리 정의된 축방향 이송력(feed force)을 스크루에 인가하는 스크루잉 장치에 의하여 플로우 드릴 스크루를 컴포넌트로 도입하는 것은 종래 기술로부터 알려져 있다. 너무 낮은 회전 속력 또는 너무 작은 축방향 이송력으로 인하여 스크루를 도입하거나 세팅하는 프로세스가 너무 길어지거나 가능하지 않다는 점이 발견되는 경우, 회전 속력 또는 축방향 이송력은 일부 스크루잉 장치로의 다음 스크루의 세팅에서 증가되어 프로세스를 짧게 할 수 있다. 회전 속력 및 축방향 이송력에 대한 재료 특정적 값은 컴포넌트에 대하여 빈번히 사용되는 재료에 대하여 스크루잉 장치에 저장될 수 있다. 따라서, 특정 재료에 대한 스크루잉 장치의 사전 세팅이 제공될 수 있다.
이러한 프로세스 모두는 스크루잉 장치의 인가되는 회전 속력 또는 인가되는 축방향 이송력이 다음 스크루를 가능한 효율적으로 세팅하도록 사용자에 의해 조정되거나 설정되어야 한다는 단점을 가진다.
본 발명의 기본적인 목적은 스크루의 세팅을 보다 효율적으로 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
그 목적은 청구항 1의 특징을 가지는 방법에 의해 그리고 특히, 스크루가 컴포넌트를 관통하는지 여부가 결정된다는 점 및 스크루가 제1 페이즈 동안 컴포넌트를 관통하지 않는 경우에, 제1 페이즈 이후의 제2 페이즈 동안 스크루가 제1 회전 속력 보다 높은 제2 회전 속력 및/또는 제1 축방향 이송력 보다 큰 제2 축방향 이송력으로 자동적으로 구동되는 점에서 만족된다. 따라서, 제2 페이즈는 말하자면 "부스트" 페이즈를 형성한다.
본 발명의 기본이 되는 일반적인 아이디어는 스크루가 제1 페이즈 동안 컴포넌트를 관통하는지 여부를 결정하고, 제1 페이즈의 종료 이후에 그렇지 않을 경우, 컴포넌트로의 에너지 입력을 증가시켜 스크루의 세팅을 가속하는 것이다. 요구되는 에너지 입력, 예컨대, 요구되는 회전 속력 및/또는 요구되는 축방향 이송력은 가능한 효율적으로, 즉, 가능한 빨리 그리고 에너지 절약적으로 스크루를 세팅하도록 각각의 스크루에 대하여 개별적으로 결정되고 인가된다. 재료의 강도 또는 재료의 두께와 같은 컴포넌트의 머티리얼 컨시스턴스(material consistence)에서의 변동은 각각의 스크루가 개별적으로 매칭하는 회전 속력 및/또는 축방향 이송력으로 컴포넌트에 도입된다는 점에서 자동적으로 보상된다.
유리한 실시예는 종속항, 설명 및 도면에서 발견될 수 있다.
스크루의 세팅을 특히 경제적으로 하기 위해서, 제1 페이즈가 최대 1초 지속하도록 허용하는 것은 유리하다. 제1 페이즈는 바람직하게는 0.3초 및 0.7초 사이, 예컨대 대략 0.5초 지속한다.
일 실시예에 따르면, 회전 속력은 제2 페이즈 동안 계속해서 즉, 일정하게(constantly) 증가된다. 회전 속력은 바람직하게는 제2 페이즈 동안 적어도 단계적으로 일정하게 증가된다. 회전 속력은, 바람직하게는 회전 속력이 증가되는 제2 페이즈의 단계 동안 일정하게 증가된다. 대안적으로, 회전 속력은 제2 페이즈 동안 단계적으로 증가된다. 회전 속력의 단계적인 증가들은 특히 동일할 수 있고/있거나 동일한 시간 간격 이후에 일어날 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 축방향 이송력은 제2 페이즈 동안 계속해서 증가될 수 있다. 축방향 이송력은 바람직하게는 제2 페이즈 동안 적어도 단계적으로 일정하게 증가된다. 축방향 이송력이 증가되는 제2 페이즈의 단계 동안 축방향 이송력은 특히 일정하게 증가된다. 대안적으로, 축방향 이송력은 제2 페이즈 동안 단계적으로 증가된다. 축방향 이송력의 단계적인 증가들은 특히 동일할 수 있고/있거나 동일한 시간 간격 이후에 일어날 수 있다.
일 실시예에 따르면, 회전 속력은 스크루가 아직 컴포넌트를 관통하지 않은 경우, 제2 페이즈 동안 최대값까지 증가된다. 회전 속력은 이후, 스크루가 컴포넌트를 관통한 때까지 각 최대값에서 유지될 수 있다. 따라서, 방법이 수행되는 스크루 장치의 구동이 과부하되지 않는 것이 보장될 수 있다.
회전 속력이 최대값까지 증가되는 제2 페이즈의 단계의 길이는 3초까지될 수 있다. 이러한 단계의 길이는 바람직하게는 0.5초 및 1.5초 사이이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 축방향 이송력은, 스크루가 아직 컴포넌트를 관통하지 않은 경우, 제2 페이즈 동안 최대값까지 증가될 수 있다. 축방향 이송력은 이후, 스크루가 컴포넌트를 관통한 때까지 각 최대값에서 유지될 수 있다.
축방향 이송력이 최대값까지 증가되는 제2 페이즈의 단계의 길이는 회전 속력이 최대값까지 증가되는 제2 페이즈의 단계의 길이와 동일할 수 있다. 축방향 이송력이 최대값까지 증가되는 제2 페이즈의 단계의 길이는 3초까지될 수 있다. 이러한 단계의 길이는 또한 바람직하게는 0.5초 및 1.5초 사이이다.
회전 속력은 유리하게는 컴포넌트를 통한 스크루의 관통 이후에 더 증가되지 않는다. 회전 속력은 바람직하게는 컴포넌트를 통한 스크루의 관통 이후에 오히려 감소된다. 따라서, 스크루가 스레드(thread)를 파괴하지 않으면서 스레드를 컴포넌트로 탭(tap) 또는 그루브(groove)할 수 있다는 점이 보장된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 축방향 이송력은 컴포넌트를 통한 스크루의 관통 이후에 바람직하게는 더 증가되지 않는다. 여기에서 컴포넌트를 통한 스크루의 관통 이후에 축방향 이송력을 감소시키는 것이 또한 유리하다.
컴포넌트를 통한 스크루의 관통의 시점에서의 회전 속력은 스크루를 세팅하기 위해 요구된 에너지에 대한 측정으로서 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 컴포넌트를 통한 스크루의 관통의 시점에 인가된 축방향 이송력이 측정될 수 있고/있거나 컴포넌트를 통한 스크루의 관통까지의 제2 페이즈의 지속시간이 측정될 수 있다.
컴포넌트의 국지적인 기계 저항은 바람직하게는 회전 속력, 축방향 이송력 및/또는 컴포넌트를 통한 스크루의 관통까지의 제2 페이즈의 지속시간을 이용하여 확립된다. 각각의 위치에서의 컴포넌트의 두께 및 각각의 위치에서의 컴포넌트의 강도는 여기서는 무엇보다도 결정적이다.
컴포넌트의 국지적인 기계 저항이 특히, 스크루의 관통의 시점에, 결정된 요구되는 회전 속력 및/또는 결정된 요구되는 이송력을 이용하여 확립될 수 있다. 실제 회전 속력 또는 실제 이송력의 실제 측정을 위한 비싼 측정 장비가 이러한 방식으로 절약될 수 있다.
스크루가 컴포넌트, 예컨대, 서로의 위에 배치된 2 개의 금속 시트를 관통했고 스레드가 스크루 헤드로부터 떨어진 메탈 시트에 형성되었다면, 스크루는 금속 시트를 서로 단단히 연결하도록 조여져야 한다. 이러한 목적을 위하여 요구되고 스크루가 조여질 수 있는 이상적인 조임 토크는 컴포넌트의 기계 저항에 의존하여 확립될 수 있다. 이상적인 조임 토크는 특히 회전 속력, 축방향 이송력 및/또는 컴포넌트를 통하는 스크루의 관통까지의 제2 페이즈의 지속시간에 의해 직접적으로 계산될 수 있다. 이는, 스크루가 컴포넌트의 재료의 과부하로 인한 뜯어짐(tear out) 없이, 가능한 단단히 보유하도록, 즉, 충분한 예압력(preload force)이 제공되도록 조여질 수 있는 장점을 가진다.
일반적으로, 이상적인 조임 토크가 따라서, 바람직하게는 스크루에서 스크루로의 학습 프로세스에 의해 단계적으로 최적화되지 않지만, 스크루의 세팅 동안 각 스크루에 대하여 개별적으로 각각 직접적으로 확립된다. 진입 및 관통 동안, 기계 저항, 특히 컴포넌트의 벽 두께 및/또는 컴포넌트의 강도를 확립하기에 적합한 파라미터가 예컨대, 이러한 목적을 위해 측정된다. 각각의 스크루에 대한 이상적인 조임 토크는 이후, 말하자면, 얼마나 높은 컴포넌트의 기계 저항이 스크루의 세팅 지점에 있었는지에 의존하여 실시간으로 결정된다. 마지막으로, 스크루는 결정된 이상적인 조임 토크를 이용하여 조여진다.
특정 실시예에 따르면, 스크루가 조여질 수 있는 증가되는 조임 토크(Ma) 이하의 수학식에 의해 계산된다.
Ma = Ma 0% + (Ma 100% - Ma 0%) x tBoost / tDuration
여기서, Ma 0%는 신뢰 가능한 스크루 연결을 위해 요구되는 최소 조임 토크이고, Ma 100%는 스크루에 인가 가능한 최대 조임 토크이고, tBoost는 스크루의 관통까지의 제2 페이즈의 지속시간이며, tDuration은 최대 가능 회전 속력 및/또는 축방향 이송력의 도달까지의 제2 페이즈이다.
최소 조임 토크(Ma 0%)는 따라서 스크루가 제1 페이즈 동안 컴포넌트를 이미 관통한 경우에 이용된다. 최대 조임 토크(Ma 100%)는 스크루가 최대 가능 회전 속력 및/또는 축방향 이송력에 도달하는 것에서 컴포넌트를 관통하는 경우 이용된다. 스크루가 단지 지속시간(tDuration) 이후에 컴포넌트로 진입하기만 하는 경우, 조임 토크는 더 증가되지 않지만, 이러한 경우에, 스크루는 또한 최대 조임 토크(Ma 100%)로 조여진다.
청구항 9의 특징을 가지는 장치는 본 발명의 추가적인 대상이다. 이는 스크루의 관통을 검출하기 위한 장치 및 정의된 스위칭 파라미터가 도달하지 않은 경우, 예컨대, 이송 경로(feed path), 이송 속도(feed rate) 또는 이송력이 제1 페이즈 동안 실질적으로 또는 특징적으로 변경하지 않는 경우, 제2 페이즈 동안 스크루의 회전 속력 및/또는 스크루 상의 축방향 이송력을 증가시키는 구동 컨트롤을 포함한다. 장치에 인가되는 스크루의 회전 속력 및/또는 장치에 의해 인가되는 축방향 이송력은 이로써 컴포넌트를 관통하기 위하여 요구되는 회전 속력 또는 축방향 이송력으로 자동적으로 조정될 수 있다.
검출 장치는 스크루의 관통을, 예컨대, 이송 경로, 이송 속도의 갑작스러운 증가 및/또는 축방향 이송력의 갑작스러운 감소를 참조하여, 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스크루가 컴포넌트를 관통하는 회전 속력을 결정하는 결정 장치가 추가적으로 제공된다. 결정된 회전 속력은 요구되는 회전 속력 및/또는 실제 회전 속력일 수 있다. 컴포넌트의 기계 저항이, 예컨대, 연결 점에서 컴포넌트 두께에 대한 결론을 허용하는 이러한 방식으로 확립될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 결정 장치는 스크루가 컴포넌트를 관통하는 시점 및/또는 축방향 이송력을 결정할 수 있다. 결정된 축방향 이송력은, 여기에서, 요구되는 축방향 이송력 및/또는 실제 축방향 이송력일 수 있다. 컴포넌트의 기계 저항은 마찬가지로 이러한 파라미터를 이용하여 확립될 수 있다.
측정 에러를 방지하기 위하여, 결정 장치는 바람직하게는 3 개 파라미터 모두, 즉, 회전 속력 및 축방향 이송력 모두와 또한 스크루가 컴포넌트를 관통하는 시점을 결정한다.
특히 비싸지 않은 실시예에 따르면, 결정 장치가 검출 장치에 통합된다. 이러한 경우에, 검출 장치는, 예컨대, 이송 경로, 이송 속도 최대 지속시간(tmax)의 갑작스러운 증가 및/또는 축방향 이송력의 갑작스러운 감소를 참조하여 컴포넌트를 통하는 스크루의 관통을 검출할 뿐만 아니라 예컨대, 스크루의 관통 전의 최대 축방향 이송력, 스크루의 관통 전의 최대 회전 속력 및/또는 스크루의 관통 시점을 참조하여 추가적으로 컴포넌트의 기계 저항을 검출한다. 따라서, 검출 장치는 이 경우, 이중 기능을 만족한다.
구체적으로, 스크루의 세팅 동안 컴포넌트의 기계 저항을 확립하기 위한 프로세서가 제공될 수 있으며, 상기 프로세서는 회전 속력, 축방향 이송력 및/또는 스크루가 컴포넌트를 관통하는 시점에 관한 컴포넌트의 기계 저항을 계산한다.
이러한 프로세서에 추가적으로 또는 추가적인 프로세서가 컴포넌트의 기계 저항에 의존하여 따라 스크루에 대하여 증가된 조임 토크를 확립하기 위하여 제공될 수 있다. 스크루는 따라서, 컴포넌트의 기계 저항에 따라 조여질 수 있다.
본 발명은 단지 예시적인 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 흐름도이고;
도 2는 컴포넌트를 관통한 스크루이고,
도 3은 회전 속력에 대한 추이 특성이고;
도 4는 축방향 힘에 대한 추이 특성이고;
도 5는 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.
도 1은 스크루 장치(10)(도 5)가 동작되는 본 발명에 따른 발명의 흐름도를 도시한다. 제1 단계(A)에서, 플로우 드릴 스크루(12)(도 2)는 대략 0.5초 지속하는 시간 제한된 제1 페이즈(tA)(도 3 및 4) 동안 제1 회전 속력(n0%) 및 제1 축방향 이송력(Fa 0%)으로 구동 유닛(14)에 의해 구동되어 컴포넌트(16), 예컨대, 서로에 대하여 지면으로 배치되고 일 측에서 접근 가능한 2 개의 금속 시트를 통하여 스크루(12)를 구동한다. 이러한 점에서, 단계(A)와 병행하여, 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통했는지 여부가 결정 장치(18)에 의해 계속해서 확립된다. 플로우 드릴 스크루로, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크루(12)의 원뿔형으로 점점 가늘어지는 팁(20)이 다시 컴포넌트(16)를 통과하는 경우 스크루(12)는 컴포넌트를 관통했고, 스크루(12)에 의해 생성된 컴포넌트(16) 내 구멍(22)은 스크루(12)의 스레드 없는 샤프트의 직경에 대응하는 최소 직경(23)을 가진다.
스크루(12)가 제1 페이즈(tA)의 종료 이후에 컴포넌트(16)를 아직 관통하지 않은 경우, 구동 컨트롤(24)은 단계(A)에 이어 단계(B)에서 부스트 단계(tBOOST)를 포함하는 제2 페이즈(tB)를 시작한다. 제2 페이즈(tB) 동안, 회전 속력(n)(도 3)은, 스크루(12)가 이전에 컴포넌트(16)를 관통하지 않은 경우 최대 회전 속력(nmax)까지 일정하게 증가된다. 동시에, 축방향 이송력(Fa)(도 4)은 마찬가지로 스크루(12)가 이전에 컴포넌트(16)를 관통하지 않은 경우 최대 축방향 이송력(Fa max)까지 일정하게 증가된다. 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통했는지 여부의 결정이, 회전 속력(n) 또는 축방향 이송력(Fa)의 증가 동안 계속해서 추가적으로 이루어진다. 후자인 경우, 회전 속력(n) 및 축방향 이송력(Fa)은 스레드를 형성하는 데 적합한 값으로 감소된다.
스크루(12)가 최대 회전 속력(n100%) 및 최대 축방향 이송력(Fa 100%)가 도달한 시점까지 컴포넌트(16)를 관통하지 않은 경우, 스크루(12)는 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통하거나 최대 시간(tmax)가 도달될 때까지 최대 회전 속력(n100%) 및 최대 축방향 이송력(Fa 100%)으로 더 구동된다. 최대 시간(tmax)이 도달된 경우, 스크루 장치(10)는 스크루(12)의 세팅을 중단한다. 스크루가 최대 시간(tmax)에 도달하기 전에 컴포넌트를 관통하는 경우, 회전 속력(n) 및 축방향 이송력(Fa)은 스레드를 형성하기 위하여 적합한 값으로 감소된다.
스크루(12)가 제2 페이즈(tB) 동안 컴포넌트(16)에 진입하는 경우, 제2 페이즈(tB)로부터 컴포넌트(16)를 통한 스크루(12)의 관통까지의 지속시간(tBOOST)은 단계(C)에서 결정 장치(26)에 의해 확립된다. 지속시간(tBOOST)은 컴포넌트(16)의 기계 저항, 즉, 그 중에서도, 컴포넌트(16)의 두께(27) 및 그 강도에 의존하며, 따라서 기계 저항에 대한 특징으로 이용될 수 있다. 증가된 조임 토크(Ma)는 스크루(12)에 대하여 단계(D)에서 지속시간(tBOOST) 및 실제로는 이하의 수학식에 따라 계산된다.
Ma = Ma 0% + (Ma 100% - Ma 0%) x tBoost / tDuration
여기서, Ma 0%는 신뢰 가능한 스크루 연결을 위해 요구되는 최소 조임 토크이고, Ma 100%는 스크루에 인가 가능한 최대 조임 토크이고, tBoost는 스크루(12)의 관통까지의 제2 페이즈의 지속시간이며, tDuration은 최대 가능 회전 속력(n100%) 및/또는 최대 가능 축방향 이송력(Fa 100%)의 도달까지의 제2 페이즈의 지속시간이다.
단계(E)에서, 스크루(12)는 증가된 조임 토크(Ma)로 조여진다. 각각의 스크루는 따라서 컴포넌트의 각각의 재료 두께 또는 금속 시트 두께에 의존하여 조여진다. 따라서, 이러한 방법을 이용하여 설정된 모든 스크루(12)가 이상적으로, 즉, 너무 약하지도 너무 단단하지도 않게 조여지는 한편, 컴포넌트(16)의 기계 로드 용량을 고려한다는 점이 보장된다.
도 3 및 도 4는 도 1에서 나타난 방법 동안의 회전 속력(n) 및 축방향 이송력(Fa)의 추이를 도시한다. 회전 속력(n)은 대략 0.5 초 동안의 제1 페이즈(tA)에서 최소 회전 속력(n 0%)으로 일정하게 유지된다. 동일한 것이 최소 이송력(Fa 0%)으로 유지되는 축방향 이송력(Fa)에 적용된다. 스크루(12)가 제1 페이즈(tA)의 종료 이후에 컴포넌트(16)를 아직 관통하지 않은 경우, 회전 속력(n) 및 축방향 이송력(Fa)은 스크루(12)가 부스트 시간(tBOOST) 이후에 컴포넌트(16)를 관통할 때까지 최대 0.5 내지 1.5초의 시간 동안 제2 페이즈 상에서 시작 시각(tstart)로부터 일정하게 증가된다. 부스트 시간(tBOOST)은 따라서 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통한 때까지 제2 페이즈(tB) 동안의 시간을 의미한다.
상술한 바와 같이, 스크루(12)가 또한 최대 가능 회전 속력(n 100%) 및 최대 가능 축방향 이송력(Fa 100%)의 도달까지 컴포넌트(16)를 아직 관통하지 않는 것이 일어날 수 있다. 회전 속력(n) 및/또는 축방향 이송력(Fa)이 그 최대 값(n 100%, Fa 100%)까지 증가되는 시간(tDuration)의 종료 이후에, 스크루(12)는 최대 지속시간(tmax)까지 변경되지 않는 회전 속력(n 100%) 및 변경되지 않는 축방향 이송력(Fa 100%)에서 구동된다. 스크루(12)가 최대 지속시간(tmax)의 종료 이후에 컴포넌트(16)로 아직 진입되지 않은 경우, 스크루 장치(10)는 꺼지고 세팅 프로세스는 미완성으로 중단된다.
도 5는 도 1에서 나타난 방법을 수행하기 위한 스크루 장치(10)를 개략적으로 도시한다. 스크루 장치(10)는 특히 플로우 드릴 스크루(12)를 컴포넌트(16)로 도입하는 데 적합하다. 스크루 장치(10)는 스크루(12)를 회전하게 하고, 동시에 축방향 이송력을 스크루(12)에 인가하도록 구성되는 구동 유닛(14)을 포함한다. 스크루 장치(10)는 이송 경로 및/또는 스크루(12)의 이송 속도를 결정 및/또는 스크루(12)에 인가되는 이송력을 결정하여 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통한 때를 결정하는 검출 장치(18)를 더 포함한다. 예컨대, 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통했다는 점이 스크루(12)에 적용될 이송력의 감소 또는 이송 속도의 증가에 의해 인식될 수 있다. 스크루 장치(10)는 이송 경로, 이송 속도 또는 이송력이 제1 페이즈의 지속 시간 동안 실질적으로 또는 특징적으로 변동하지 않고 따라서 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 아직 관통하지 않은 경우, 제2 페이즈 동안 스크루(12)의 회전 속력(n) 및/또는 스크루(12) 상의 축방향 이송력(Fa)을 증가시키는 구동 컨트롤(24)을 더 포함한다. 구동 컨트롤(24)은 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통했다고 구동 컨트롤(24)에 통신하는 검출 장치(18)에 연결된다.
스크루 장치(10)는 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통하는 시점을 확립하거나 부스트 시간(tBoost)을 확립하는 결정 장치(26)를 더 포함한다. 스크루 장치(10)는 프로세서(28)를 포함하고, 프로세서(28)는 컴포넌트(16)의 프로세서(28)로 통신된 기계 저항에 대한 특징 값을 가진다. 컴포넌트(16)의 기계 저항은 스크루(12)가 컴포넌트(16)를 관통한 때까지의 제2 페이즈(tB) 동안의 요구되는 시간, 즉, 부스트 시간(tBOOST)에 의해 본 예시에서 설명된다. 프로세서(28)는 결정된 부스트 시간(tBOOST)으로부터, 부스트 시간(tBOOST)이 증가함에 따라, 스크루(12)에 대한 증가된 조임 토크(Ma)를 계산한다.
10 스크루 장치
12 스크루
14 구동 유닛
16 컴포넌트
18 검출 장치
20 팁
22 구멍
23 직경
24 구동 컨트롤
26 결정 장치
27 두께
28 프로세서
A 단계 1
B 단계 2
C 단계 3
D 단계 4
E 단계 5
tA 제1 페이즈
tB 제2 페이즈
n 회전 속력
Fa 축방향 이송력
n0% 제1 회전 속력
Fa 0% 제1 축방향 이송력
n 100% 최대 회전 속력
Fa 100% 최대 축방향 이송력
tstart 부스트 페이즈의 시작 시각
tBoost 부스트 페이즈
tDuration n 100% 및/또는 Fa 100%까지의 지속시간
tmax 최대 시간
Ma 조임 토크
Ma 0% 최소 조임 토크
Ma 100% 최대 조임 토크

Claims (12)

  1. 플로우 드릴 스크루(flow-drilling screw)(12)를 세팅하는 방법으로서,
    상기 플로우 드릴 스크루(12)는 상기 플로우 드릴 스크루(12)를 적어도 하나의 컴포넌트(16)를 통하여 구동하도록 시간 제한된 제1 페이즈(tA) 동안 제1 회전 속력(revolution speed)(n0%) 및 제1 축방향 이송력(axial feed force)(Fa 0%)에서 구동되고;
    상기 플로우 드릴 스크루(12)가 상기 컴포넌트(16)를 관통했는지 여부가 결정되며; 그리고
    상기 플로우 드릴 스크루(12)가 상기 제1 페이즈(tA) 동안 상기 컴포넌트(16)를 관통하지 않은 경우, 상기 플로우 드릴 스크루(12)는 상기 제1 페이즈(tA) 이후의 제2 페이즈(tB) 동안, 상기 제1 회전 속력(n0%) 보다 높은 제2 회전 속력(n) 및 상기 제1 축방향 이송력(Fa 0%) 보다 높은 제2 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나로 자동적으로 구동되는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 속력(n) 및 상기 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나는 상기 제2 페이즈(tB)동안 계속해서 또는 단계적으로 증가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 속력(n) 및 상기 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나는 상기 플로우 드릴 스크루(12)가 상기 컴포넌트(16)를 아직 관통하지 않은 경우 상기 제2 페이즈(tB) 동안 각각의 최대값(n100%, Fa 100%)까지 증가되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 속력(n) 및 상기 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나는 상기 컴포넌트(16)를 통한 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 관통 이후에 더 증가되지 않으며; 그리고 상기 회전 속력(n) 및 상기 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나는 상기 컴포넌트(16)를 통한 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 상기 관통 이후에 감소되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 속력(n), 상기 축방향 이송력(Fa) 및 상기 컴포넌트(16)를 통한 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 상기 관통까지의 상기 제2 페이즈의 지속시간(tBOOST) 중 적어도 하나가 측정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 컴포넌트(16)의 두께 및 상기 컴포넌트(16)의 강도 중 적어도 하나를 포함하는 상기 컴포넌트(16)의 기계 저항은, 상기 회전 속력(n), 상기 축방향 이송력(Fa) 및 상기 컴포넌트(16)를 통하는 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 상기 관통까지의 상기 제2 페이즈의 상기 지속시간(tBOOST) 중 적어도 하나를 참조하여 결정되는 것을 특징으로 하는 것인, 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플로우 드릴 스크루(12)가 조여질 수 있는 조임 토크(Ma)는 상기 컴포넌트(16)의 기계 저항에 의존하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플로우 드릴 스크루(12)가 조여질 수 있는 증가된 조임 토크(Ma)는 수학식:
    Ma = Ma 0% + (Ma 100% - Ma 0%) x tBoost / tDuration
    에 의해 계산되고, 여기서 Ma 0%는 최소 조임 토크이고, Ma 100%는 최대 조임 토크이고, tBoost는 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 관통까지의 제2 페이즈(tB)의 지속시간이며, tDuration은 최대 가능 회전 속력(n100%) 및 최대 축방향 이송력(Fa 100%)의 도달까지의 제2 페이즈의 지속시간 중 적어도 하나인 것인, 방법.
  9. 플로우 드릴 스크루(flow-drilling screw)(12)를 세팅하기 위한 스크루 장치(10)로서,
    상기 플로우 드릴 스크루(12)를 회전하도록 설정하고 상기 플로우 드릴 스크루(12) 상에 축방향 이송력(Fa)을 인가하여 상기 플로우 드릴 스크루(12)를 적어도 하나의 컴포넌트(16)를 통하여 구동하도록 구성되는 구동 유닛(14);
    상기 플로우 드릴 스크루(12)의 이송 경로(feed path), 이송 속도(feed rate) 및 상기 플로우 드릴 스크루(12)에 인가되는 축방향 이송력(feed force) 중 적어도 하나를 결정하는 상기 컴포넌트(16)를 통해 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 관통을 검출하기 위한 장치(18); 및
    상기 이송 경로, 상기 이송 속도 및 상기 인가된 축방향 이송력 중 적어도 하나가 제1 페이즈(tA) 동안 변경되지 않은 경우, 제2 페이즈(tB) 동안 상기 플로우 드릴 스크루(12)의 회전 속력(n) 및 상기 플로우 드릴 스크루(12) 상의 상기 축방향 이송력(Fa) 중 적어도 하나를 자동적으로 증가시키는 구동 컨트롤(24)
    을 포함하는 스크루 장치(10).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전 속력(n), 상기 축방향 이송력(Fa) 및 상기 플로우 드릴 스크루(12)가 상기 컴포넌트(16)를 관통하는 시점 중 적어도 하나를 결정하는 적어도 하나의 결정 장치(26)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 스크루 장치(10).
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컴포넌트(16)의 두께(27) 및 상기 컴포넌트(16)의 강도 중 적어도 하나를 포함하는 상기 컴포넌트(16)의 기계 저항을, 상기 회전 속력(n), 상기 축방향 이송력(Fa) 및 상기 플로우 드릴 스크루(12)가 상기 컴포넌트(16)를 관통하는 상기 시점 중 적어도 하나를 참조하여, 결정하는 프로세서(28)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 스크루 장치(10).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컴포넌트(16)의 상기 기계 저항에 의존하여 상기 플로우 드릴 스크루(12)에 대한 증가된 조임 토크(Ma)를 결정하는 프로세서(28)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 스크루 장치(10).
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