KR20220032558A - Process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with bonding tongs, and a device having a control unit designed to carry out the method - Google Patents

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KR20220032558A
KR20220032558A KR1020227001234A KR20227001234A KR20220032558A KR 20220032558 A KR20220032558 A KR 20220032558A KR 1020227001234 A KR1020227001234 A KR 1020227001234A KR 20227001234 A KR20227001234 A KR 20227001234A KR 20220032558 A KR20220032558 A KR 20220032558A
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displacement
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punch
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Application number
KR1020227001234A
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Inventor
위르겐 졸너
울리히 발터
Original Assignee
톡스 프레쏘테크닉 게엠베하 운트 코 카게
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Abstract

결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법이며, 적어도 2개의 작업편은 펀치와 카운터 지지부 사이에 배치되고, 펀치와 펀치를 향하는 작업편 사이에 배치된 리벳은 펀치에 힘(F)을 인가함으로써 적어도 2개의 작업편으로 가압되며, 이 힘은 카운터 홀더 방향으로 작용한다. 이 방법에 따르면: a) 결합 집게의 총 시트 금속 두께, 리벳 길이, 및 굽힘 상수가 결합 전에 각각의 작업을 위한 복수의 결합 작업에 대해 검출되고; b) 특정 힘에 대한 펀치 경로, 최종 힘, 최종 힘에 대한 경로 최종 값, 리벳의 설정 경로, 및 리벳 헤드 최종 위치가 결합 중 및/또는 결합 후에 각각의 작업을 위한 복수의 결합 작업에 대해 검출되며; c) 단계 a) 및 단계 b)에서 검출된 파라미터에 따라, 복수의 결합 작업의 절대 힘/경로 윈도우 및/또는 상대 힘/경로 최종 윈도우가 결정되고; d) 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/경로 윈도우 및/또는 상대 힘/경로 최종 윈도우는 단계 c)에서 결정된 복수의 결합 작업의 절대 힘/경로 윈도우 및/또는 상대 힘/경로 최종 윈도우와 비교되며, 임의의 결합 관련 결함이 식별되도록 적어도 하나의 추가 결합 작업이 모니터링된다.A process monitoring method for monitoring the engagement of at least two workpieces by a self-piercing riveting device having engagement tongs, wherein the at least two workpieces are disposed between a punch and a counter support, and between the punch and the workpiece facing the punch. The placed rivet is pressed against the at least two workpieces by applying a force F to the punch, which force acts in the direction of the counter holder. According to this method: a) the total sheet metal thickness, rivet length, and bending constant of the bonding tongs are detected for a plurality of bonding operations for each operation before bonding; b) the punch path for a specific force, the final force, the path final value for the final force, the set path of the rivet, and the rivet head final position are detected for a plurality of engaging operations for each operation during and/or after engagement become; c) according to the parameters detected in steps a) and b), absolute force/path windows and/or relative force/path final windows of the plurality of joining operations are determined; d) the determined absolute force/path window and/or the relative force/path final window of the at least one further joining operation is combined with the absolute force/path window and/or the relative force/path final window of the plurality of joining operations determined in step c) are compared, and at least one further bonding operation is monitored so that any bonding related defects are identified.

Description

결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법, 및 이러한 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스Process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with bonding tongs, and a device having a control unit designed to carry out the method

본 발명은 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법, 및 이러한 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스에 관한 것이다.The present invention relates to a process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with engaging forceps, and to a device having a control unit designed to carry out such a method.

셀프 피어싱 리벳팅 방법은 적어도 2개의 작업편을 결합하는 역할을 하고, 리벳이 펀치 또는 펀칭 도구에 의해 적어도 2개의 작업편으로 가압되고, 펀칭 도구와 협력하는 대응하는 형상의 카운터 홀더에 의해, 리벳 또는 작업편이 작업편들 사이에 마찰 및 포지티브 연결을 생성하기 위해 특정 방식으로 변형되는 것이 보장된다.The self-piercing riveting method serves to join at least two workpieces, wherein the rivet is pressed into the at least two workpieces by means of a punch or punching tool, and by means of a counter holder of a corresponding shape cooperating with the punching tool, the rivet Or it is ensured that the workpiece is deformed in a certain way to create friction and a positive connection between the workpieces.

종래 기술로부터 품질 관리가 힘/변위 프로파일의 인벨로프에 의해 수행되는 셀프 피어싱 리벳팅 방법이 알려져 있다. 취성 재료의 구성요소가 셀프 피어싱 리벳팅 방법에 의해 결합될 때, 힘을 인가한 결과로서 결함, 예를 들어 균열이 발생할 수 있다. 이러한 결함의 발생은 펀치와 구성요소에 인가되는 힘에서 특정 단시간 변동을 초래한다. 이에 의해, 힘 프로파일이 인벨로프의 특정 한계값 내에서 이동하는 지를 체크할 수 있다. 인벨로프로부터의 편차는 설치 중단을 초래하고, 이는 수동 체크를 수행하고 영향을 받는 구성요소를 방출하는 것이 필요하게 한다. 인벨로프로부터의 모든 편차가 결과적인 구성요소의 품질이 불만족스럽다는 것을 의미하는 것은 아니고, 이러한 이유로 구성요소를 검사하고 어느 구성요소가 실제로 영향을 받는 지를 결정한다. 일반적으로, 구성요소의 작은 부분만이 영향을 받는다. 따라서, 인벨로프는 정의된 생산 로트에 기초하여 학습된다. 그러나, 이 절차는 각각의 유형의 구성요소에 대해 새로 수행해야 하고 많은 수의 파라미터를 설정해야 하므로 복잡하다.A self-piercing riveting method is known from the prior art in which quality control is performed by an envelope of a force/displacement profile. When components of a brittle material are joined by a self-piercing riveting method, defects, such as cracks, may develop as a result of the application of force. The occurrence of these defects results in certain short-time fluctuations in the force applied to the punch and components. Thereby it is possible to check whether the force profile moves within certain limits of the envelope. Deviations from the envelope result in installation disruption, which makes it necessary to perform a manual check and release the affected component. Any deviation from the envelope does not mean that the quality of the resulting component is unsatisfactory; for this reason, inspect the component and determine which component is actually affected. In general, only a small fraction of the components are affected. Thus, the envelope is learned based on the defined production lot. However, this procedure is complicated because it has to be newly performed for each type of component and a large number of parameters must be set.

셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에서, 펀치의 가압 변위에 대한 펀칭력 및 그 구배가 리벳의 설정 동안 결정되는 방법이 마찬가지로 알려져 있다. 리벳 조인트에 결함이 발생하면, 구배 프로파일에 변동이 있다. 이에 의해, 힘의 구배는 리벳을 가압하는 중에 특정 시간 및/또는 변위 범위 동안 결정된다. 펀칭력 구배의 변동은 일반적으로 비교적 작기 때문에, 이러한 변동은 특정 한계 내에서 힘 프로파일을 모니터링하는 상황에서 검출되지 않는다. In a self-piercing riveting device, it is likewise known how the punching force with respect to the pressing displacement of the punch and its gradient are determined during the setting of the rivet. When a rivet joint fails, there is a variation in the draft profile. Thereby, the gradient of force is determined for a specific time and/or displacement range during pressing of the rivet. Because the fluctuations in the punching force gradient are generally relatively small, such fluctuations are not detected in the context of monitoring the force profile within certain limits.

독일 공개 출원 DE 10 2016 214 943 A1호는 셀프 피어싱 리벳팅 장치에 의해 적어도 2개의 구성요소를 결합하는 방법을 개시하고 있고, 적어도 2개의 구성요소는 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열되며, 펀치와 적어도 2개의 구성요소 중 펀치에 대면하는 구성요소 사이에 배열된 리벳은 펀치에 힘이 인가되는 상태에서 적어도 2개의 구성요소로 가압되고, 리벳의 가압 동안, 힘의 구배는 적어도 일시적으로 결정된다. 이러한 셀프 피어싱 리벳팅 장치를 갖는 제조 디바이스가 추가로 개시된다.German published application DE 10 2016 214 943 A1 discloses a method of joining at least two components by means of a self-piercing riveting device, the at least two components being arranged between the punch and the counter holder, the punch and at least A rivet arranged between one of the two components facing the punch is pressed into the at least two components in a state where a force is applied to the punch, and during pressing of the rivet, a gradient of the force is determined at least temporarily. A manufacturing device having such a self-piercing riveting device is further disclosed.

그러나, 종래 기술로부터 알려진 방법의 단점은, 리벳을 결합될 2개의 구성요소로 가압하는 데 필요한 힘 또는 힘의 구배에 한계값이 적용될 때, 임의의 결함이 전혀 없는 결합 부품이 리젝트된다는 점이다.However, a disadvantage of the method known from the prior art is that when a limit is applied to the force or gradient of force required to press the rivet into the two components to be joined, a mating part completely free of any defects is rejected .

따라서, 본 발명의 기초가 되는 목적은 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법, 및 이러한 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스를 제공하는 것으로, 언급된 단점이 발생하지 않고 특히 더 정확한 품질 관리가 가능하다.Accordingly, the object underlying the present invention is to provide a process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with engaging forceps, and a device having a control unit designed to carry out such a method As a result, the mentioned disadvantages do not occur and in particular more accurate quality control is possible.

목적은 독립 청구항의 주제가 제공된다는 점에서 달성된다. 유리한 실시예는 종속 청구항으로부터 이어진다.The object is achieved in that the subject matter of the independent claims is provided. Advantageous embodiments follow from the dependent claims.

목적은 특히 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법이 제공된다는 점에서 달성되며, 적어도 2개의 작업편은 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열되고, 펀치와 펀치에 대면하는 작업편 사이에 배열된 리벳이, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가되는 상태에서 펀치에 의해 적어도 2개의 작업편으로 가압된다. 방법은, a) 결합 집게의 총 두께, 리벳 길이, 및 굽힘 상수가 결합 전에 복수의 결합 작업에 대해 기록되고, b) 특정 힘에서의 펀치 변위, 최종 힘, 최종 힘에서의 변위 최종 값, 리벳의 설정 변위, 및 리벳 헤드 최종 위치가 결합 중 및/또는 결합 후에 복수의 결합 작업에 대해 기록되며, c) 단계 a) 및 단계 b)에서 기록된 파라미터에 따라, 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우가 결정되고, d) 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우는 복수의 결합 작업의 단계 c)에서 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교되며, 결합에서의 결함이 식별되도록 적어도 하나의 추가 결합 작업이 모니터링되는 것을 특징으로 한다.The object is achieved in particular in that there is provided a process monitoring method for monitoring the engagement of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with engagement tongs, the at least two workpieces being arranged between the punch and the counter holder, A rivet arranged between the punch and the workpiece facing the punch is pressed against the at least two workpieces by the punch with a force F in the direction towards the counter holder applied to the punch. The method is as follows: a) the total thickness of the bonding tongs, the rivet length, and the bending constant are recorded for a plurality of bonding operations prior to bonding, and b) the punch displacement at a specified force, the final force, the displacement final value at the final force, the rivet the set displacement of, and the rivet head final position are recorded for a plurality of joining operations during and/or after mating, c) absolute force/ a displacement window and/or a relative force/displacement final window is determined, d) the determined absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window of the at least one further coupling operation is determined in step c) of the plurality of coupling operations characterized in that the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window are compared and at least one further joining operation is monitored such that defects in the joining are identified.

바람직하게는, 적어도 2개의 작업편은 총 두께, 특히 총 시트 두께를 갖는다.Preferably, the at least two workpieces have a total thickness, in particular a total sheet thickness.

바람직하게는, 프로세스 모니터링 방법을 적용하여, 품질 결정 영역이 결정론적으로 결정된다.Preferably, by applying a process monitoring method, the quality determining area is deterministically determined.

결함은 특히 균열인 것으로 이해된다.A defect is understood to be in particular a crack.

품질 결정 영역은 특히 결함이 식별될 수 있는 결합 작업 및/또는 결합된 적어도 2개의 작업편의 품질에 대해 중요한 절대 힘/변위 윈도우의 영역 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우의 영역인 것으로 이해된다.A quality determining area is understood to be in particular the area of the absolute force/displacement window and/or the area of the relative force/displacement final window which is important for the quality of the joining operation and/or the joined at least two workpieces in which defects can be identified.

바람직하게는, 작업편은 금속 또는 금속 합금으로 형성된다.Preferably, the workpiece is formed of a metal or metal alloy.

바람직하게는, 적어도 2개의 작업편의 결합은 구성요소를 산출한다.Preferably, the joining of at least two workpieces yields a component.

구성요소는 특히 차량, 특히 차체 구성요소, 바람직하게는 승용차, 트럭, 버스, 캠핑카, 건설 차량, 상업용 차량, 또는 철도 차량, 보트, 선박 또는 항공기의 일부인 것으로 이해된다.A component is understood to be in particular a part of a vehicle, in particular a bodywork component, preferably a passenger car, truck, bus, camper, construction vehicle, commercial vehicle or rail vehicle, boat, ship or aircraft.

바람직하게는, 구성요소는 코팅된 구성요소, 특히 도색되거나 아연도금된 구성요소이다.Preferably, the component is a coated component, in particular a painted or galvanized component.

바람직하게는, 프로세스 모니터링이 자동으로 수행된다.Preferably, process monitoring is performed automatically.

결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 본 발명에 따른 프로세스 모니터링 방법은 종래 기술에 비교하여 이점을 갖는다. 유리하게는, 개선된 품질 관리가 보장된다. 유리하게는, 결함이 있는 것으로 잘못 식별되는 구성요소의 수가 감소된다. 유리하게는, 구성요소의 가용성이 증가되고, 특히 설치 중단이 감소된다. 유리하게는, 비용이 감소되고 보다 신속한 생산이 가능해진다. 유리하게는, 전체 결합 작업의 모니터링이 요구되지 않는다. 유리하게는, 설비의 시운전 및 직렬 작동 동안에 대한 학습 비용이 감소된다. 유리하게는, 특별히 훈련된 직원이 필요하지 않다.The process monitoring method according to the invention for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with engaging forceps has advantages compared to the prior art. Advantageously, improved quality control is ensured. Advantageously, the number of components that are erroneously identified as defective is reduced. Advantageously, the availability of the components is increased and in particular installation interruptions are reduced. Advantageously, costs are reduced and faster production is possible. Advantageously, monitoring of the entire bonding operation is not required. Advantageously, training costs for commissioning and serial operation of the plant are reduced. Advantageously, no specially trained staff is required.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 결합 작업의 관련 품질 결정 영역이 결정되는 것이 제공되고, 프로세스 모니터링은 관련 품질 결정 영역으로 축소된다.According to a further development of the invention, it is provided that the relevant quality determining area of the combining operation is determined, and process monitoring is reduced to the relevant quality determining area.

바람직하게는, 인벨로프의 품질 결정 영역이 정의되고 프로세스 모니터링은 인벨로프의 품질 결정 영역으로 축소된다.Preferably, a quality determining area of the envelope is defined and process monitoring is reduced to the quality determining area of the envelope.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 관련 품질 결정 영역이 시간 의존적으로 및/또는 변위 의존적으로 결정되는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, it is provided that the relevant quality determining region is determined time-dependently and/or displacement-dependently.

바람직하게는, 단계 c)에서, 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일, 특히 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일의 구배가 기록된다. 바람직하게는, 구배는 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일로부터 결정된다. 따라서, 결합될 2개의 작업편으로 리벳을 잘못 가압하는 것이 식별되는 것이 보장되는데, 그 이유는 이러한 잘못된 결합이 대부분의 경우 급격한 가압 운동과 관련되기 때문이다. 그러한 급격한 가압 운동은 힘/변위 프로파일에서 급격한 상승 또는 하강으로 볼 수 있다.Preferably, in step c) a gradient of the force/displacement profile and/or the force/time profile, in particular the force/displacement profile and/or the force/time profile, is recorded. Preferably, the gradient is determined from the force/displacement profile and/or the force/time profile. Thus, it is ensured that an erroneous pressing of the rivet with the two workpieces to be joined is identified, since this erroneous engagement is in most cases associated with a sharp pressing movement. Such an abrupt pressing motion can be viewed as a sharp rise or fall in the force/displacement profile.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 단계 d)에서, 결합에서의 결함은, 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우와 복수의 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우 사이의 차이의 특정 임계값 초과에서 식별되는 것이 제공된다.According to a further development of the present invention, in step d), the defect in the bonding is determined by the determined absolute force/displacement window and the relative force/displacement final window of the further bonding operation and the determined absolute force/displacement window of the plurality of bonding operations and/ or to be identified above a certain threshold of the difference between the relative force/displacement final windows.

임계값은 특히 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우와 복수의 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우 사이의 특정 차이인 것으로 이해된다. 임계값 초과에서 결합의 결함이 식별되고 임계값 미만에서는 결합의 결함이 식별되지 않는다. 임계값은 요건에 따라 결정되거나 특정될 수 있다.A threshold is in particular understood to be a specific difference between the determined absolute force/displacement window and the relative force/displacement final window of a further coupling operation and the determined absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window of a plurality of coupling operations. . Above the threshold, defects in binding are identified and below the threshold, defects in binding are not identified. The threshold may be determined or specified according to requirements.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 임계값은 적어도 하나의 표준 구성요소와의 비교에 의해 및/또는 복수의 결합 작업에 기초한 학습에 의해 결정되는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, it is provided that the threshold is determined by comparison with at least one standard component and/or by learning based on a plurality of combining tasks.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 단계 a) 및 단계 b)의 파라미터는 펀치의 가압 동안 적어도 하나의 특정 시간 및/또는 변위 범위에서, 바람직하게는 경험에 기초하여 결함이 예상되는 적어도 한 시간 및/또는 변위 범위에서 결정되는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, the parameters of steps a) and b) are at least one specific time and/or range of displacement during pressing of the punch, preferably at least one time and/or that a defect is expected on the basis of experience. Alternatively, it is provided that is determined in a displacement range.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 프로세스 모니터링에, 특히 결합에서의 결함을 식별하는 데 구배가 사용되지 않고, 특히 리벳의 가압 동안 힘의 구배가 사용되지 않는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, it is provided that no gradients are used for process monitoring, in particular for identifying defects in the joining, and in particular no gradients of force used during pressing of the rivets.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하기 위해 단계 a) 및 b)에서 기록된 파라미터가 상이하게 가중되는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, it is provided that the parameters recorded in steps a) and b) are weighted differently to determine the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window.

본 발명의 추가 개발에 따르면, 적어도 하나의 추가 파라미터, 특히 결합 작업의 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일이 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 것이 제공된다.According to a further development of the invention, it is provided that at least one further parameter, in particular a force/displacement profile and/or a force/time profile of the joining operation, is used for process monitoring.

목적은 또한 본 발명에 따른, 특히 앞서 설명된 예시적인 실시예 중 하나에 따른 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스가 제공된다는 점에서 달성되고, 디바이스는 결합 집게, 펀치 및 카운터 홀더를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스를 더 갖고, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가될 수 있어 리벳이 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열된 적어도 2개의 작업편으로 가압될 수 있으며, 디바이스는 파라미터를 기록하기 위한 센서, 및 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하고 이를 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교하기 위한 적어도 하나의 평가 유닛을 갖는다. 특히 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법과 관련하여 이미 앞서 설명한 이점이 이에 의해 디바이스에 대해 획득된다.The object is also achieved in that there is provided a device having a control unit designed to carry out the method according to the invention, in particular according to one of the previously described exemplary embodiments, the device comprising: a self-serve with engaging forceps, a punch and a counter holder It further has a piercing riveting device, wherein a force F in a direction towards the counter holder can be applied to the punch so that the rivet can be pressed into at least two workpieces arranged between the punch and the counter holder, the device setting the parameters a sensor for recording, and determining an absolute force/displacement window and a relative force/displacement final window of a plurality of coupling operations and combining this with the determined absolute force/displacement window and/or a relative force/displacement final window of at least one further coupling operation; It has at least one evaluation unit for comparison. The advantages already described above with respect to the process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces, in particular by means of a self-piercing riveting device with engaging forceps, are thereby obtained for the device.

본 발명은 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다. 하나의 도면은 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법의 예시적인 실시예의 개략도를 흐름도로 도시한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in more detail below with reference to the drawings. One figure shows, as a flow chart, a schematic diagram of an exemplary embodiment of a process monitoring method for monitoring the joining of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device having joining forceps.

도면은 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법의 예시적인 실시예의 개략도를 흐름도로 도시한다. 결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법에서, 적어도 2개의 작업편이 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열되고, 펀치와 펀치에 대면하는 작업편 사이에 배열된 리벳은, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가되는 상태에서 펀치에 의해 적어도 2개의 작업편으로 가압된다. 단계 a)에서, 결합 집게의 총 두께, 리벳 길이, 및 굽힘 상수가 결합 전에 복수의 결합 작업에 대해 기록된다. 단계 b)에서, 특정 힘에서의 펀치 변위, 최종 힘, 최종 힘에서의 변위 최종 값, 리벳의 설정 변위, 및 리벳 헤드 최종 위치가 결합 중 및/또는 결합 후에 복수의 결합 작업에 대해 기록된다. 단계 c)에서, 단계 a) 및 단계 b)에서 기록된 파라미터에 따라, 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우가 결정된다. 단계 d)에서, 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우는 복수의 결합 작업의 단계 c)에서 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교되며, 결합에서의 결함이 식별되도록 적어도 하나의 추가 결합 작업이 모니터링된다.The figure shows in a flow chart a schematic diagram of an exemplary embodiment of a process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device having engagement tongs. In a process monitoring method for monitoring the bonding of at least two workpieces by a self-piercing riveting device having engagement tongs, the at least two workpieces are arranged between a punch and a counter holder, and between the punch and the punch-facing workpiece. The arranged rivets are pressed against the at least two workpieces by the punch with a force F in the direction towards the counter holder being applied to the punch. In step a), the total thickness of the bonding tongs, the rivet length, and the bending constant are recorded for a plurality of bonding operations prior to bonding. In step b), the punch displacement at a specified force, the final force, the final displacement value at the final force, the set displacement of the rivet, and the rivet head final position are recorded for a plurality of engagement operations during and/or after engagement. In step c), according to the parameters recorded in steps a) and b), an absolute force/displacement window and/or a relative force/displacement final window of a plurality of joining operations is determined. In step d), the determined absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window of the at least one further coupling operation is the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement window determined in step c) of the plurality of coupling operations The final window is compared, and at least one further joining operation is monitored so that defects in the join are identified.

이에 의해, 개선된 품질 관리가 보장된다. 결함으로서 잘못 식별된 구성요소의 수가 감소된다. 유리하게는, 비용이 감소되고 보다 신속한 생산이 가능해진다.Thereby, improved quality control is ensured. The number of components erroneously identified as defects is reduced. Advantageously, costs are reduced and faster production is possible.

본 발명의 실시예에서, 결합 작업의 관련 품질 결정 영역이 결정되고, 프로세스 모니터링은 관련 품질 결정 영역으로 축소된다.In an embodiment of the present invention, the relevant quality determining area of the combining operation is determined, and process monitoring is reduced to the relevant quality determining area.

본 발명의 다른 실시예에서, 관련 품질 결정 영역은 시간 의존적으로 및/또는 변위 의존적으로 결정된다.In another embodiment of the invention, the relevant quality determining region is determined time-dependently and/or displacement-dependently.

본 발명의 다른 실시예에서, 단계 d)에서, 결합에서의 결함은, 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우와 복수의 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우 사이의 차이의 특정 임계값 초과에서 식별된다.In another embodiment of the present invention, in step d), the defect in the engagement comprises: a determined absolute force/displacement window and a relative force/displacement final window of a further bonding operation and a determined absolute force/displacement window of a plurality of bonding operations and/ or above a certain threshold of difference between relative force/displacement final windows.

본 발명의 다른 실시예에서, 임계값은 적어도 하나의 표준 구성요소와의 비교에 의해 및/또는 복수의 결합 작업에 기초한 학습에 의해 결정된다.In another embodiment of the invention, the threshold is determined by comparison with at least one standard component and/or by learning based on a plurality of combining tasks.

본 발명의 다른 실시예에서, 단계 a) 및 단계 b)의 파라미터는 펀치의 가압 동안 적어도 하나의 특정 시간 및/또는 변위 범위에서, 바람직하게는 경험에 기초하여 결함이 예상되는 적어도 한 시간 및/또는 변위 범위에서 결정된다.In another embodiment of the invention, the parameters of steps a) and b) are at least one specific time and/or displacement range during pressing of the punch, preferably at least one time and/or at least one time and/or a defect is expected based on experience. or in the displacement range.

본 발명의 다른 실시예에서, 프로세스 모니터링을 위해, 특히 결합에서의 결함을 식별하기 위해 구배가 사용되지 않는다.In another embodiment of the present invention, no gradient is used for process monitoring, particularly to identify defects in bonding.

본 발명의 다른 실시예에서, 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하기 위해 단계 a) 및 b)에서 기록된 파라미터가 상이하게 가중된다.In another embodiment of the invention, the parameters recorded in steps a) and b) are weighted differently to determine the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window.

본 발명의 다른 실시예에서, 적어도 하나의 추가 파라미터, 특히 결합 작업의 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일이 프로세스 모니터링을 위해 사용된다.In another embodiment of the invention, at least one further parameter is used for process monitoring, in particular the force/displacement profile and/or the force/time profile of the joining operation.

방법은 특히 상기 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스에서 수행된다. 디바이스는 결합 집게, 펀치 및 카운터 홀더를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스를 갖고, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가될 수 있어 리벳이 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열된 적어도 2개의 작업편으로 가압될 수 있으며, 디바이스는 파라미터를 기록하기 위한 센서, 및 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하고 이를 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교하기 위한 적어도 하나의 평가 유닛을 갖는다.The method is carried out in particular in a device having a control unit designed to carry out said method. The device has a self-piercing riveting device with engaging forceps, a punch and a counter holder, wherein a force F in a direction towards the counter holder can be applied to the punch so that the rivet is arranged between the punch and the counter holder for at least two operations can be pressed sideways, the device includes a sensor for recording the parameters, and an absolute force/displacement window and a relative force/displacement final window of a plurality of mating operations, which determine the determined absolute force/displacement window of the at least one further mating operation at least one evaluation unit for comparison with a window and/or a relative force/displacement final window.

Claims (10)

결합 집게를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스에 의해 적어도 2개의 작업편의 결합을 모니터링하기 위한 프로세스 모니터링 방법이며, 적어도 2개의 작업편이 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열되고, 펀치와 펀치에 대면하는 작업편 사이에 배열된 리벳이, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가되는 상태에서 펀치에 의해 적어도 2개의 작업편으로 가압되는, 방법에 있어서,
a) 결합 집게의 총 두께, 리벳 길이, 및 굽힘 상수가 결합 전에 복수의 결합 작업에 대해 기록되는 단계,
b) 특정 힘에서의 펀치 변위, 최종 힘, 최종 힘에서의 변위 최종 값, 리벳의 설정 변위, 및 리벳 헤드 최종 위치가 결합 중 및/또는 결합 후에 복수의 결합 작업에 대해 기록되는 단계,
c) 단계 a) 및 단계 b)에서 기록된 파라미터에 따라, 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우가 결정되는 단계, 및
d) 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우는 복수의 결합 작업의 단계 c)에서 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교되는 단계를 포함하고, 결합에서의 결함이 식별되도록 적어도 하나의 추가 결합 작업이 모니터링되는 것을 특징으로 하는, 방법.
A process monitoring method for monitoring the engagement of at least two workpieces by a self-piercing riveting device having engagement tongs, wherein the at least two workpieces are arranged between a punch and a counter holder, and between the punch and the punch-facing workpiece. A method in which the arranged rivets are pressed against the at least two workpieces by the punch with a force F in the direction towards the counter holder being applied to the punch,
a) the total thickness of the bonding tongs, the rivet length, and the bending constant are recorded for a plurality of bonding operations prior to bonding;
b) the punch displacement at a specified force, the final force, the final displacement value at the final force, the set displacement of the rivet, and the rivet head final position are recorded for a plurality of engagement operations during and/or after engagement;
c) determining, according to the parameters recorded in steps a) and b), absolute force/displacement windows and/or relative force/displacement final windows of a plurality of joining operations, and
d) the determined absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window of the at least one further coupling operation is combined with the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window determined in step c) of the plurality of coupling operations A method comprising the step of being compared, wherein at least one further bonding operation is monitored such that defects in bonding are identified.
제1항에 있어서, 결합 작업의 관련 품질 결정 영역이 결정되고, 프로세스 모니터링은 관련 품질 결정 영역으로 축소되는 것을 특징으로 하는, 방법.Method according to claim 1, characterized in that a relevant quality-determining area of the combining operation is determined, and process monitoring is reduced to the relevant quality-determining area. 제2항에 있어서, 관련 품질 결정 영역은 시간 의존적으로 및/또는 변위 의존적으로 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.Method according to claim 2, characterized in that the relevant quality determining region is determined in a time-dependent manner and/or in a displacement-dependent manner. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d)에서, 결합에서의 결함은, 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우와 복수의 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우 사이의 차이의 특정 임계값 초과에서 식별되는 것을 특징으로 하는, 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein, in step d), the defects in the joining are: a determined absolute force/displacement window of a further joining operation and a determined absolute force/displacement window of a further joining operation and a determined absolute of a plurality of joining operations with a relative force/displacement final window. and/or is identified above a certain threshold of difference between the force/displacement window and/or the relative force/displacement final window. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 임계값은 적어도 하나의 표준 구성요소와의 비교에 의해 및/또는 복수의 결합 작업에 기초한 학습에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the threshold value is determined by comparison with at least one standard component and/or by learning based on a plurality of combining tasks. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a) 및 단계 b)의 파라미터는 펀치의 가압 동안 적어도 하나의 특정 시간 및/또는 변위 범위에서, 바람직하게는 경험에 기초하여 결함이 예상되는 적어도 한 시간 및/또는 변위 범위에서 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the parameters of steps a) and b) are at least one specific time and/or displacement range during the pressing of the punch at which a defect is predicted, preferably on the basis of experience. Method, characterized in that determined in at least one time and/or displacement range. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 프로세스 모니터링을 위해, 특히 결합에서의 결함을 식별하기 위해 구배가 사용되지 않는 것을 특징으로 하는, 방법.Method according to one of the preceding claims, characterized in that no gradients are used for process monitoring, in particular for identifying defects in bonding. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하기 위해 단계 a) 및 b)에서 기록된 파라미터가 상이하게 가중되는 것을 특징으로 하는, 방법.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the parameters recorded in steps a) and b) are weighted differently to determine the absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window. How to. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 추가 파라미터, 특히 결합 작업의 힘/변위 프로파일 및/또는 힘/시간 프로파일이 프로세스 모니터링을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법.9 . The method according to claim 1 , characterized in that at least one further parameter, in particular a force/displacement profile and/or a force/time profile of the joining operation, is used for process monitoring. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 설계된 제어 유닛을 갖는 디바이스이며, 디바이스는 결합 집게, 펀치 및 카운터 홀더를 갖는 셀프 피어싱 리벳팅 디바이스를 더 갖고, 카운터 홀더를 향하는 방향의 힘(F)이 펀치에 인가될 수 있어 리벳이 펀치와 카운터 홀더 사이에 배열된 적어도 2개의 작업편으로 가압될 수 있으며, 디바이스는 파라미터를 기록하기 위한 센서, 및 복수의 결합 작업의 절대 힘/변위 윈도우 및 상대 힘/변위 최종 윈도우를 결정하고 이를 적어도 하나의 추가 결합 작업의 결정된 절대 힘/변위 윈도우 및/또는 상대 힘/변위 최종 윈도우와 비교하기 위한 적어도 하나의 평가 유닛을 갖는, 디바이스.A device having a control unit designed to carry out a method according to any one of claims 1 to 9, the device further having a self-piercing riveting device with engaging forceps, a punch and a counter holder, facing the counter holder A force F of can be applied to the punch so that the rivet can be pressed into at least two workpieces arranged between the punch and the counter holder, the device comprising a sensor for recording the parameters, and the absolute force of a plurality of joining operations /device having at least one evaluation unit for determining the displacement window and the relative force/displacement final window and comparing it with the determined absolute force/displacement window and/or the relative force/displacement final window of the at least one further coupling operation.
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