KR20220087078A - Method for monitoring of joining quality for self piercing rivet, process for joining of self piercing rivet, and apparatus system for the same - Google Patents

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Abstract

셀프 피어싱 리벳 등의 체결 품질의 비파괴-실시간 모니터링 방법과 이를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 체결 공정 방법, 그리고 이를 위한 설비 시스템이 제공된다. 상기 모니터링 방법은 클램핑, 피어싱 및 플레어링 순으로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳팅 공정에 있어서, 상기 공정에서 발생하는 음향 신호를 측정하고 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 분석된 음향 신호를 기초로 셀프 피어싱 리벳팅 공정의 품질을 평가한다.Provided are a non-destructive-real-time monitoring method of fastening quality, such as a self-piercing rivet, a self-piercing rivet fastening process method including the same, and an equipment system for the same. The monitoring method is a self-piercing riveting process consisting of clamping, piercing and flaring in the order of, measuring an acoustic signal generated in the process, and based on the acoustic signal analyzed through Fourier Transform, self-piercing riveting Assess the quality of the process.

Description

셀프 피어싱 리벳 체결 품질의 모니터링 방법과 셀프 피어싱 리벳 체결 공정 및 이를 위한 설비 시스템{METHOD FOR MONITORING OF JOINING QUALITY FOR SELF PIERCING RIVET, PROCESS FOR JOINING OF SELF PIERCING RIVET, AND APPARATUS SYSTEM FOR THE SAME}Method for monitoring self-piercing riveting quality, self-piercing riveting process, and equipment system for the same

본 발명은 셀프 피어싱 리벳을 포함하는 기계적 체결에 관한 것이다. 상세하게, 본 발명은 셀프 피어싱 리벳 등의 체결 품질의 비파괴-실시간 모니터링 방법과 이를 포함하는 셀프 피어싱 리벳 체결 공정 방법, 그리고 이를 위한 설비 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to mechanical fasteners comprising self-piercing rivets. In detail, the present invention relates to a non-destructive-real-time monitoring method of fastening quality such as a self-piercing rivet, a self-piercing rivet fastening process method including the same, and an equipment system for the same.

일반적으로 이종(異種) 소재 접합 또는 다종(多種) 소재 접합은 종류와 물성 및 특성이 서로 상이한 복수의 소재를 접합 내지는 결합하는 것을 의미한다. 넓은 의미의 이종 소재 접합은 소재 간의 접합 기술, 성형 기술, 표면 처리 기술 등을 포함하는 의미로 사용될 수 있다. 최근 소재의 경량화 및 고강도화 등이 요구됨에 따라 종래의 금속 외 다양한 소재의 활용이 이루어지고 있고, 이에 따라 이종 소재 접합 기술과 관련한 다양한 연구가 이루어지고 있다In general, bonding of heterogeneous materials or bonding of multiple materials means bonding or bonding a plurality of materials having different types, physical properties, and characteristics. Bonding of heterogeneous materials in a broad sense may be used to include bonding technology between materials, molding technology, surface treatment technology, and the like. Recently, as light weight and high strength of materials are required, various materials other than conventional metals are being used, and accordingly, various studies related to dissimilar material bonding technology are being conducted.

하지만 철강재용 기존 용융 기반 용접 기술(예컨대, 저항 점 용접(resistance spot welding), 아크 용접(arc welding), 레이저 용접(laser welding) 등)은 상이한 물성을 가진 이종소재 접합에 적용이 불가하므로 접착제 접합(adhesive bonding), 기계적 체결(mechanical joint) 등의 비용접 기법이 제안되고 있다. However, the existing melt-based welding technology for steel materials (eg, resistance spot welding, arc welding, laser welding, etc.) cannot be applied to joining dissimilar materials with different properties, so adhesive bonding Non-welding techniques such as adhesive bonding and mechanical joint have been proposed.

기계적 체결 기술은 접합 소재 간의 물리적 경계를 유지하며 별도의 체결 부재를 이용하여 이종 소재를 기계적으로 결합하는 기술을 총칭한다. 전통적인 기계적 체결 방법인 볼트-너트(bolt-nut) 결합, 블라인드 리벳팅(blind riveting) 등은 접합 부재의 홀(Hole) 가공이 선행되어야 하며 홀과 홀, 홀과 리벳의 정렬이 필요하므로 공정이 복잡하고 자동화가 어려운 단점이 있다. 따라서 최근엔 셀프 피어싱 리벳팅(Self-Piercing Riveting, SPR), 플로우 드릴 스크류(Flow Drill Screwing, FDS), 클린칭(clinching) 등의 홀 가공을 전제하지 않는 기계적 체결 방법이 각광받는다.Mechanical fastening technology is a generic term for technology that maintains physical boundaries between joining materials and mechanically joins dissimilar materials using separate fastening members. In the traditional mechanical fastening methods such as bolt-nut coupling and blind riveting, hole processing of the joint member must be preceded, and the process is difficult because the alignment of holes and holes and holes and rivets are required. It has the disadvantages of being complicated and difficult to automate. Therefore, recently, mechanical fastening methods that do not require hole processing such as self-piercing riveting (SPR), flow drill screwing (FDS), and clinching are in the spotlight.

국제특허 공개번호 WO/2014/013232 A1 (2014.01.23) (특허문헌 2) 미국 공개특허문헌 2018/0117666 A1 (2018.05.03) (특허문헌 3) 한국 공개특허문헌 10-2016-0011060 A (2016.01.29)International Patent Publication No. WO/2014/013232 A1 (2014.01.23) (Patent Document 2) US Patent Publication 2018/0117666 A1 (2018.05.03) (Patent Document 3) Korean Patent Document 10-2016-0011060 A (2016.01) .29)

셀프 피어싱 리벳팅(SPR)은 기계적 체결 기술로서 대표적인 성형 기반 스폿 접합(spot joining) 기술 중 하나이다. 셀프 피어싱 리벳팅의 경우 소재의 변형이 크지 않고 비교적 간단한 방법으로 매우 견고한 결합 강도를 나타낼 수 있어 널리 사용되고 있는 기계적 체결 방법이다. 셀프 피어싱 리벳팅에 대해서는 특허문헌 1 및 특허문헌 2 등에 개시된 바 있다.Self-piercing riveting (SPR) is one of the representative mold-based spot joining technologies as a mechanical fastening technology. In the case of self-piercing riveting, it is a widely used mechanical fastening method because the material does not undergo large deformation and can exhibit very strong bonding strength in a relatively simple way. Self-piercing riveting has been disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, and the like.

셀프 피어싱 리벳팅은 볼트-너트 체결에 비해 공정이 단순하여 자동화가 가능하기 때문에 생산성이 높고, 열변형이 상대적으로 적으며 이종 소재 및 코팅 소재에 적용 가능한 장점이 있다. 또, 비철금속과 철강의 이종 소재 접합에 이용 가능하고 접합 강도가 매우 우수하며 환경 친화적이기 때문에 이종 소재 스폿 접합의 가장 현실적인 대안으로 평가되고 있다.Compared to bolt-nut fastening, self-piercing riveting has the advantages of high productivity, relatively low thermal deformation, and applicable to different materials and coating materials because the process is simple and automation is possible compared to bolt-nut fastening. In addition, it is evaluated as the most realistic alternative to spot bonding of dissimilar materials because it can be used for bonding different materials between non-ferrous metals and steel, and has excellent bonding strength and is environmentally friendly.

셀프 피어싱 리벳팅은 접합하고자 하는 두개의 소재의 일측에서 특수한 형상의 리벳을 삽입하여 수행된다. 셀프 피어싱 리벳팅은 리벳이 상부 소재를 관통하고, 하부 소재의 아래쪽에 위치한 성형대(또는 다이) 형상에 따라 플레어링(flaring)이라 불리우는 리벳의 형상 변형 및 그에 따른 하부 소재의 형상 변형에 의해 상부 소재와 하부 소재가 강하게 맞물리며 결합된다. 따라서 셀프 피어싱 리벳팅은 하부 소재의 연성이 낮거나, 상부 소재의 강도가 지나치게 큰 경우, 또는 미스 얼라인(miss-align) 등의 경우 체결 불량이 발생될 수 있다.Self-piercing riveting is performed by inserting a rivet of a special shape from one side of two materials to be joined. In self-piercing riveting, the rivet penetrates the upper material, and the shape of the rivet is called flaring according to the shape of the forming table (or die) located below the lower material. The material and the lower material are strongly engaged and combined. Accordingly, in the case of self-piercing riveting, when the ductility of the lower material is low, the strength of the upper material is excessively large, or in the case of a miss-align, a fastening defect may occur.

한편, 기계적 체결 기술의 가장 중요한 요소 중 하나는 기계적 체결 품질의 평가이다. 특히 셀프 피어싱 리벳팅 등의 경우 체결이 한번 이루어지고 나면 이를 파괴하지 않고 결합 상태, 즉 체결 품질을 평가하기 위한 수단이 마땅치 않은 실정이다. 특히 기계적 체결의 자동화 관점에서 체결 후 체결 부위의 비파괴 검사, 나아가 실시간 모니터링(real-time monitoring)에 대한 필요성이 매우 크며, 이에 따라 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. 예를 들어 특허문헌 3은 금속 패널의 리벳 이음 검사 방법을 개시한다. 구체적으로 특허문헌 3은 리벳 이음에 사용되는 펀치의 하중과 변위를 이용하여 체결 품질을 평가하는 방법을 개시한다.Meanwhile, one of the most important factors of mechanical fastening technology is the evaluation of mechanical fastening quality. In particular, in the case of self-piercing riveting, etc., once the fastening is made, there is no adequate means for evaluating the coupling state, that is, the fastening quality without destroying it. In particular, from the viewpoint of automation of mechanical fastening, there is a great need for non-destructive inspection of the fastening part after fastening, and further real-time monitoring, and accordingly, various technologies are being developed. For example, Patent Document 3 discloses a rivet joint inspection method of a metal panel. Specifically, Patent Document 3 discloses a method for evaluating fastening quality using the load and displacement of a punch used for a rivet joint.

그러나 특허문헌 3과 같이 하중과 변위를 기반으로 하는 체결 품질의 검사 방법은 그 변수가 다양하여 이를 데이터화하여 초기 설정을 진행해야하는 번거로움이 있으며, 이에 따라 하나의 설비를 다양한 종류의 부재들에 대한 기계적 체결의 품질 평가에 적용하기 곤란한 문제가 있다.However, as in Patent Document 3, the inspection method of fastening quality based on load and displacement has a variety of variables, so it is inconvenient to dataize it and proceed with initial setting. There is a problem that is difficult to apply to the quality evaluation of mechanical fasteners.

이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 종래 기술과 새로운 방법으로 기계적 체결의 품질을 모니터링할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to provide a method capable of monitoring the quality of mechanical fasteners in the prior art and in a new method.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 위와 같은 기계적 체결 품질의 모니터링 방법을 포함하여, 이를 이용함으로써 자동화 가능한 기계적 체결 공정 방법을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a mechanical fastening process method that can be automated by using the same, including the monitoring method of the mechanical fastening quality as described above.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 기계적 체결 공정을 위한 자동화 설비 시스템을 제공하는 것이다.Another problem to be solved by the present invention is to provide an automated equipment system for a mechanical fastening process.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 모니터링 방법은, 클램핑, 피어싱 및 플레어링 순으로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳팅 공정에 있어서, 상기 공정에서 발생하는 음향 신호를 측정하고 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 분석된 음향 신호를 기초로 셀프 피어싱 리벳팅 공정의 품질을 평가한다.In the self-piercing riveting process consisting of clamping, piercing and flaring in the order of the quality monitoring method of the mechanical fastening according to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the acoustic signal generated in the process is measured and Fourier The quality of the self-piercing riveting process is evaluated based on the acoustic signal analyzed through the Fourier Transform.

상기 음향 신호를 측정 및 분석하는 단계는, 상기 클램핑 중에 발생한 음향, 상기 피어싱 중에 발생한 음향 및 상기 플레어링 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계를 포함할 수 있다.Measuring and analyzing the acoustic signal may include separating the sound generated during the clamping, the sound generated during the piercing, and the sound generated during the flaring, respectively.

또, 상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 100Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 10 이상일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In addition, as a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, the ratio of the sum of the magnitude of the signal generated in the range of 100 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitude of the signal generated in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz is 10 or more It is determined that it is normal, Otherwise, it may be judged as defective.

상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 100Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 3배 이상일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.As a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, if the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 550 Hz is three times or more the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz, it is determined as normal, otherwise In this case, it can be judged as defective.

또, 상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 100Hz 내지 150Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 1보다 작을 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In addition, as a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, if the ratio of the sum of the magnitude of the signal generated in the range of 400 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitude of the signal generated in the range of 100 Hz to 150 Hz is less than 1, it is determined to be normal, otherwise If not, it can be judged as defective.

또한, 상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 100Hz 내지 150Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 2.5배 이상일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In addition, as a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, if the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 150 Hz is 2.5 times or more the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 400 Hz to 550 Hz, it is determined as normal, otherwise In this case, it can be judged as defective.

상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 0.5 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.As a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, if the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is 0.5 or less, it is determined as normal, otherwise can be judged as defective.

또, 상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 소정 기준 이하일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In addition, as a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the piercing, if the sum of the signal magnitudes generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is less than or equal to a predetermined standard, it may be determined as normal, otherwise, it may be determined as defective.

또한 상기 플레어링 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 0.3 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In addition, as a result of the Fourier transform of the acoustic signal during the flaring, if the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is 0.3 or less, it is determined as normal, otherwise If not, it can be judged as defective.

상기 플레어링 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 소정 기준 이하일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.As a result of the Fourier transform of the acoustic signal during flaring, when the sum of the signal magnitudes generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is less than a predetermined standard, it is determined that the signal is normal, otherwise, it can be determined that the signal is defective.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 모니터링 방법은, 클램핑, 피어싱 및 플레어링 순으로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳팅 공정에 있어서, 상기 피어싱 공정 중에서 발생하는 음향 신호의 크기가, 그 전에 측정된 음향 신호의 크기 보다 작을 클 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단한다.In the self-piercing riveting process consisting of clamping, piercing and flaring in the order of the quality monitoring method of the mechanical fastening according to another embodiment of the present invention for solving the above problems, the size of the sound signal generated during the piercing process is , If it is smaller than the size of the previously measured sound signal, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective.

전체 공정 중에서 발생하는 음향 신호의 크기가 250MPa 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.If the size of the sound signal generated during the entire process is 250 MPa or less, it is judged as normal, otherwise, it can be judged as defective.

상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 셀프 피어싱 리벳 체결 공정은, 기계적 체결 대상을 셀프 피어싱 리벳팅하며 음향을 측정하고 푸리에 변환하여 음향 신호를 분석하는 제1 스테이지 단계; 및 상기 제1 스테이지 단계와 동일 대상에 대해 동일 설비로 셀프 피어싱 리벳팅하며 음향을 측정하고 푸리에 변환하여 음향 신호를 분석하는 제2 스테이지 단계를 포함한다.The self-piercing rivet fastening process according to an embodiment of the present invention for solving the above other problem includes: a first stage step of self-piercing riveting a mechanical fastening object, measuring the sound, and analyzing the sound signal by Fourier transform; and a second stage of performing self-piercing riveting on the same object as the first stage with the same equipment, measuring the sound, and analyzing the sound signal by Fourier transform.

상기 제1 스테이지 단계는 음향 신호의 기준값을 설정, 보정 및 데이터화하는 단계이고, 상기 제2 스테이지 단계는 기계적 체결의 본 공정일 수 있다.The first stage may be a stage of setting, correcting, and dataizing a reference value of an acoustic signal, and the second stage may be the main process of mechanical fastening.

또, 상기 제1 스테이지 단계 및 상기 제2 스테이지 단계는 각각 제1항에 따른 방법을 포함하여 수행될 수 있다.Also, each of the first stage step and the second stage step may be performed including the method according to claim 1 .

상기 제1 스테이지 단계의 분석 결과를 기계 학습하여 상기 제2 스테이지 단계에 반영하고, 셀프 피어싱 리벳 체결 공정과 동시에 실시간 모니터링을 수행할 수 있다.The analysis result of the first stage can be machine-learned and reflected in the second stage, and real-time monitoring can be performed simultaneously with the self-piercing rivet fastening process.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결 설비 시스템은 리벳 펀치 유닛과 다이를 포함하는 기계적 체결부; 상기 기계적 체결부에 인접하여 배치되고, 기계적 체결 공정에서 발생하는 음향 신호를 측정하는 음향 측정 유닛; 및 상기 음향 측정 유닛의 측정 결과를 푸리에 변환하는 음향 처리 유닛을 포함한다.Mechanical fastening equipment system according to an embodiment of the present invention for solving the another problem is a mechanical fastening unit including a rivet punch unit and a die; an acoustic measurement unit disposed adjacent to the mechanical fastening part and measuring an acoustic signal generated in the mechanical fastening process; and a sound processing unit configured to Fourier transform the measurement result of the sound measurement unit.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다. Details of other embodiments are included in the detailed description.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기계적 체결, 특히 셀프 피어싱 리벳팅 공정에서 발생하는 음향을 측정하고, 측정된 음향 데이터로부터 특유화된 식별 데이터를 포착하여 기계적 체결의 불량 유무 및 품질을 평가할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to measure the sound generated in the mechanical fastening, in particular, the self-piercing riveting process, and to evaluate the presence or absence of defects and the quality of the mechanical fastening by capturing unique identification data from the measured sound data. .

특히 체결 과정에서 발생하는 음향을 실시간으로 측정하고 분석함으로써 비파괴 검사는 물론 실시간 검사를 달성할 수 있다.In particular, real-time inspection as well as non-destructive inspection can be achieved by measuring and analyzing the sound generated during the fastening process in real time.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.Effects according to the embodiments of the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more various effects are included in the present specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결 설비 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 기계적 체결 설비 시스템의 모식도이다.
도 3은 셀프 피어싱 리벳팅 공정을 순서대로 나타낸 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7 내지 도 13은 각각 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도들이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결 공정 방법을 나타낸 순서도이다.
도 15 내지 도 19는 실험예 2에 따른 결과를 나타낸 이미지들이다.
도 20 내지 도 24는 실험예 3에 따른 결과를 나타낸 이미지들이다.
1 is a block diagram of a mechanical fastening equipment system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of the mechanical fastening equipment system of FIG. 1 .
3 is a schematic diagram showing the self-piercing riveting process in order.
4 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.
7 to 13 are flow charts each illustrating a quality evaluation method of a mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a mechanical fastening process method according to an embodiment of the present invention.
15 to 19 are images showing results according to Experimental Example 2.
20 to 24 are images showing results according to Experimental Example 3.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. That is, various changes may be made to the embodiments presented by the present invention. It should be understood that the embodiments described below are not intended to limit the embodiments, and include all modifications, equivalents, and substitutes thereto.

도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.The size, thickness, width, length, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated or reduced for convenience and clarity of description, so that the present invention is not limited to the illustrated form.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.Spatially relative terms 'above', 'upper', 'on', 'below', 'beneath', 'lower', etc. As illustrated, it may be used to easily describe a correlation between one element or components and another device or components. Spatially relative terms should be understood as terms including different orientations of the device when used in addition to the orientations shown in the drawings. For example, when an element shown in the drawing is turned over, an element described as 'below or beneath' of another element may be placed 'above' of the other element. Accordingly, the exemplary term 'down' may include both the direction of the bottom and the top.

본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.In this specification, 'and/or' includes each and every combination of one or more of the recited items. The singular also includes the plural, unless the phrase specifically states otherwise. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the stated components. Numerical ranges indicated using 'to' indicate numerical ranges including the values stated before and after them as lower and upper limits, respectively. 'About' or 'approximately' means a value or numerical range within 20% of the value or numerical range recited thereafter.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결 설비 시스템의 구성도이다. 도 2는 도 1의 기계적 체결 설비 시스템의 모식도이다. 도 3은 셀프 피어싱 리벳팅 공정을 순서대로 나타낸 모식도이다.1 is a block diagram of a mechanical fastening equipment system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of the mechanical fastening equipment system of FIG. 1 . 3 is a schematic diagram showing the self-piercing riveting process in order.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결 설비 시스템(1)은 기계적 체결부(10), 음향 측정 유닛(21) 및 음향 처리 유닛(23)을 포함할 수 있다.1 to 3 , the mechanical fastening facility system 1 according to the present embodiment may include a mechanical fastening unit 10 , a sound measuring unit 21 , and a sound processing unit 23 .

기계적 체결부(10)는 기계적 체결을 수행하기 위한 구성요소를 의미할 수 있다. 예를 들어, 기계적 체결이 셀프 피어싱 리벳일 경우, 기계적 체결부(10)는 펀치 유닛(P) 및 엔빌 다이(D)를 포함할 수 있다. 일반적으로 셀프 피어싱 리벳팅 공정은 클램핑(clamping), 피어싱(piercing), 플레어링(flaring) 및 릴리징(releasing) 순으로 이루어질 수 있다. The mechanical fastening part 10 may mean a component for performing mechanical fastening. For example, when the mechanical fastening is a self-piercing rivet, the mechanical fastening unit 10 may include a punch unit P and an anvil die D. In general, the self-piercing riveting process may be performed in the order of clamping, piercing, flaring, and releasing.

클램핑(clamping)은 엔빌 다이(D)와 펀치 유닛(P) 사이에 접합 대상(100), 예컨대 상부 피스(110)와 하부 피스(120)를 개재하고, 이를 정렬(align)한 후 고정하는 단계를 의미할 수 있다. 도 3은 접합 대상(100)이 상부 피스(110)와 하부 피스(120) 2개만을 포함하는 경우를 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 접합 대상(100)은 세개 이상의 피스로 이루어질 수도 있다.Clamping is a step of interposing the bonding object 100, for example, the upper piece 110 and the lower piece 120 between the anvil die D and the punch unit P, aligning them and then fixing them. can mean 3 illustrates a case in which the bonding object 100 includes only the upper piece 110 and the lower piece 120, but the present invention is not limited thereto, and the bonding object 100 is made of three or more pieces. may be

상부 피스(110)와 하부 피스(120)는 각각 금속 재질 또는 비금속 재질을 포함할 수 있다. 금속 재질의 예로는 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 또는 이들의 합금 등을 들 수 있다. 비금속 재질은 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP) 등을 예시할 수 있다.The upper piece 110 and the lower piece 120 may each include a metal material or a non-metal material. Examples of the metal material include iron (Fe), chromium (Cr), nickel (Ni), aluminum (Al), magnesium (Mg), or an alloy thereof. The non-metal material may be exemplified by carbon fiber reinforced plastic (CFRP).

피어싱(piercing)은 펀치 유닛(P)을 이용하여 리벳(R)을 접합 대상(100)에 적어도 부분적으로 관통시키는 단계를 의미할 수 있다. 리벳(R)의 가압은 펀치 유닛(P)을 통해 수행될 수 있다.Piercing may refer to a step of at least partially penetrating the rivet (R) to the bonding object (100) using the punch unit (P). Pressing of the rivet (R) may be performed through the punch unit (P).

플레어링(flaring)은 리벳(R)이 접합 대상(100)을 관통하며 형상이 변형되는 단계를 의미할 수 있다. 예를 들어, 리벳(R)의 생크(shank)는 마치 폭발하는 것과 같이 벌어지며 연성을 갖는 피스, 예컨대 하부 피스(120)의 형상을 변형시킬 수 있다. 변형 형상은 엔빌 다이(D) 상면의 형상에 맞추어 변형될 수 있다. 도 3은 엔빌 다이(D)의 기저면이 볼록하게 돌출된 형상을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 플레어링 과정에서 형상이 변형된 상부 피스(110)와 하부 피스(120), 그리고 리벳(R)은 서로 맞물리며 상부 피스(110)와 하부 피스(120)가 단단히 고정될 수 있다.Flaring may refer to a step in which the rivet R penetrates the bonding object 100 and the shape is deformed. For example, the shank of the rivet R may be opened as if exploding and the shape of the ductile piece, for example, the lower piece 120 may be deformed. The deformable shape may be deformed according to the shape of the upper surface of the anvil die D. 3 illustrates a shape in which the base surface of the anvil die D convexly protrudes, but the present invention is not limited thereto. The upper piece 110, the lower piece 120, and the rivet R, which are deformed in shape during the flaring process, may be engaged with each other, and the upper piece 110 and the lower piece 120 may be firmly fixed.

마지막으로 릴리징(releasing)은 기계적 체결이 완료된 후 펀치 유닛(P)을 상부로 이동시켜 고정 상태를 해제하는 단계를 의미할 수 있다.Finally, releasing (releasing) may refer to a step of releasing the fixed state by moving the punch unit (P) upward after the mechanical fastening is completed.

음향 측정 유닛(21)은 펀치 유닛(P) 및 엔빌 다이(D)와 인접하여 위치할 수 있다. 즉, 음향 측정 유닛(21)은 펀치 유닛(P)과 엔빌 다이(D) 사이의 공정 공간과 인접하여 위치하며, 상기 공정 공간에서 발생하는 음향을 측정할 수 있다. 음향 측정 유닛(21)은 마이크로폰(microphone) 등의 음향 센서를 포함할 수 있다.The acoustic measurement unit 21 may be positioned adjacent to the punch unit P and the anvil die D. That is, the sound measuring unit 21 is located adjacent to the process space between the punch unit P and the anvil die D, and can measure the sound generated in the process space. The acoustic measurement unit 21 may include an acoustic sensor such as a microphone.

음향 처리 유닛(23)은 음향 측정 유닛(21)에서 측정된 음향 신호를 처리하거나, 변환하거나, 분석하는 등의 기능을 수행할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 음향 처리 유닛(23)은 음향 측정 유닛(21)에서 측정된 음향 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)할 수 있다. 푸리에 변환의 상세한 예시로는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 들 수 있다. The sound processing unit 23 may perform a function such as processing, converting, or analyzing the sound signal measured by the sound measuring unit 21 . In an exemplary embodiment, the sound processing unit 23 may Fourier transform the sound signal measured by the sound measurement unit 21 . A detailed example of the Fourier transform may include a Fast Fourier Transform (FFT).

음향 측정 유닛(21)에서 측정된 음향 신호는 시간 경과에 따른 음향 신호의 크기로 표현될 수 있다. 상기 음향 신호의 크기는 압력 또는 데시벨(dB) 등으로 표현될 수 있다. 반면 음향 처리 유닛(23)에서 변환된 음향 신호는 주파수(Hz)에 대한 음향 신호의 크기로 표현될 수 있다. 상기 음향 신호의 크기는 압력, 또는 데시벨, 또는 진폭(amplitude) 등으로 표현될 수 있다. 즉 음향 처리 유닛(23)은 공정 시간 경과에 따른 신호의 크기를 주파수 대역 별 신호의 크기로 변환할 수 있다. 본 실시예에 따른 기계적 체결 품질의 모니터링 내지는 평가 방법은 음향 측정 유닛(21)에서 측정된 음향 신호를 바탕으로 수행되거나, 또는 음향 처리 유닛(23)에 의해 변환된 음향 신호를 바탕으로 수행될 수 있다. 이에 대해서는 후술한다.The acoustic signal measured by the acoustic measurement unit 21 may be expressed as a magnitude of the acoustic signal over time. The magnitude of the sound signal may be expressed as pressure or decibels (dB). On the other hand, the sound signal converted by the sound processing unit 23 may be expressed as a size of the sound signal with respect to frequency (Hz). The magnitude of the sound signal may be expressed as pressure, decibels, or amplitude. That is, the sound processing unit 23 may convert the signal size according to the lapse of the process time into the signal size for each frequency band. The monitoring or evaluation method of the mechanical fastening quality according to the present embodiment may be performed based on the acoustic signal measured by the acoustic measurement unit 21 or the acoustic signal converted by the acoustic processing unit 23 . have. This will be described later.

컨트롤러(30)는 기계적 체결부(10)와 음향 측정 유닛(21) 및/또는 음향 처리 유닛(23)을 제어하는 구성요소일 수 있다. 컨트롤러(30)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), 또는 본 기술분야에서 공지된 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 메모리는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 또는 본 기술분야에 공지된 임의의 형태의 메모리를 포함하여 구성될 수 있다.The controller 30 may be a component that controls the mechanical fastening unit 10 and the sound measuring unit 21 and/or the sound processing unit 23 . The controller 30 may include a central processing unit (CPU), a micro processor unit (MPU), a micro controller unit (MCU), or any type of processor known in the art. Memory is random access memory (RAM), read only memory (ROM), erasable programmable ROM (EPROM), electrically erasable programmable ROM (EEPROM), flash memory, or any type of memory known in the art. It may be composed of

컨트롤러(30)는 타이밍 제어 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기계적 체결부(10)에서 수행되는 셀프 피어싱 리벳팅 공정의 시작과 종료, 구체적으로 시작과 클램핑, 피어싱, 플레어링 및 릴리징의 타이밍을 제어할 수 있다. 그리고 상기 타이밍에 관한 데이터와 음향 측정 유닛(21)에서 측정된 음향 신호에 관한 데이터를 조합하여 공정 시간에 따른 음향 신호의 크기를 도출할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는 후술할 방법을 수행함에 있어서 판단을 수행하거나, 또는 판단을 수행하기 위한 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다.The controller 30 may perform a timing control role. For example, it is possible to control the start and end of the self-piercing riveting process performed in the mechanical fastening unit 10 , specifically, the timing of start and clamping, piercing, flaring and releasing. In addition, by combining the data regarding the timing and the data regarding the sound signal measured by the sound measurement unit 21 , the size of the sound signal according to the process time may be derived. In addition, the controller 30 may perform a determination in performing a method to be described later, or may be implemented through software for performing the determination.

몇몇 실시예에서, 컨트롤러(30)와 음향 처리 유닛(23)은 일체로 구현될 수도 있음은 물론이다.Of course, in some embodiments, the controller 30 and the sound processing unit 23 may be implemented integrally.

이하, 전술한 기계적 체결 설비 시스템(1)을 이용하여 기계적 체결의 품질 평가 방법 내지는 모니터링 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for evaluating or monitoring the quality of a mechanical fastening using the aforementioned mechanical fastening equipment system 1 will be described.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to an embodiment of the present invention.

도 4를 더 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S110), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S120) 및 제1 주파수 구간의 신호의 크기의 합과 제2 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 비교하는 단계(S130)를 포함할 수 있다.Referring further to FIG. 4 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S110), respectively, during the piercing It may include performing the Fourier transform of the generated acoustic signal (S120) and comparing the sum of the magnitudes of the signals of the first frequency section with the sum of the magnitudes of the signals of the second frequency section (S130).

음향을 분리하는 단계(S110)는 음향 처리 유닛(23)에 의해 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 클램핑, 피어싱, 플레어링 및 릴리징 중에 소정 크기의 음향 신호가 검출될 수 있다.Separating the sound ( S110 ) may be performed by the sound processing unit 23 , but the present invention is not limited thereto. An acoustic signal of a predetermined magnitude may be detected during the aforementioned clamping, piercing, flaring and releasing.

음향을 분리하는 단계(S110)의 수행 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 음향 측정 유닛(21)이 음향 측정을 시작하는 시간과 음향 측정을 종료하는 시간에 기초하여 수행될 수 있다. 더 구체적인 비제한적인 예시로, 음향 측정의 시작 후 1초부터 2초까지의 구간에서 약 0.2밀리초(ms) 동안 측정되는 소정 크기의 음향 신호는 클램핑 중에 발생한 것일 수 있다. 또, 음향 측정의 시작 후 2초부터 2.5초까지의 구간에서 약 0.5ms 동안 측정되는 소정 크기의 음향 신호는 피어싱 중에 발생한 것일 수 있다. 음향 측정의 시작 후 2.5초부터 3초까지의 구간에서 약 0.5ms 동안 측정되는 소정 크기의 음향 신호는 플레어링 중에 발생한 것일 수 있다. 또, 플레어링 직후, 예컨대 음향 측정의 시작 후 3초부터 3.5초까지의 구간에서 약 0.2ms 동안 측정되는 소정 크기의 음향 신호는 릴리징 중에 발생한 것일 수 있다. 이처럼 시간 구간에 기초하여 음향을 분리하거나, 또는 특정 크기 이상으로 검출되는 음향 신호를 순차적으로 음향의 분리를 수행할 수 있다.The method of performing the step of separating the sound ( S110 ) is not particularly limited, but may be performed, for example, based on the time at which the sound measurement unit 21 starts measuring the sound and the time at which the sound measurement ends. As a more specific, non-limiting example, an acoustic signal of a predetermined size measured for about 0.2 milliseconds (ms) in a section from 1 second to 2 seconds after the start of the acoustic measurement may be generated during clamping. In addition, an acoustic signal of a predetermined size measured for about 0.5 ms in a section from 2 seconds to 2.5 seconds after the start of the acoustic measurement may be generated during piercing. An acoustic signal of a predetermined size measured for about 0.5 ms in a section from 2.5 seconds to 3 seconds after the start of the acoustic measurement may be generated during flaring. Also, an acoustic signal of a predetermined size measured for about 0.2 ms immediately after flaring, for example, in a section from 3 seconds to 3.5 seconds after the start of the acoustic measurement, may be generated during releasing. In this way, the sound may be separated based on the time period, or the sound may be sequentially separated from the sound signal detected to have a specific size or higher.

피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S120)는 음향 처리 유닛(23)에 의해 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 푸리에 변환을 통해 측정된 음향 신호를 주파수 대역별 음향 신호의 크기로 변환할 수 있다. 예를 들어, 측정된 음향 신호는 가로축을 시간으로 하고 세로축을 음향 신호의 크기, 예컨대 압력(Pa) 또는 데시벨(dB)로 할 수 있다. 반면 푸리에 변환을 통해 변환된 음향 신호는 가로축을 주파수(Hz)로 하고 세로축을 음향 신호의 크기, 예컨대 압력, 데시벨 또는 무차원의 진폭 크기(amplitude) 등으로 할 수 있다.Performing the Fourier transform of the sound signal generated during piercing ( S120 ) may be performed by the sound processing unit 23 , but the present invention is not limited thereto. Through Fourier transform, the measured acoustic signal may be converted into the magnitude of the acoustic signal for each frequency band. For example, the measured acoustic signal may have a horizontal axis as time and a vertical axis as a magnitude of the acoustic signal, such as pressure (Pa) or decibel (dB). On the other hand, in the acoustic signal transformed through the Fourier transform, the horizontal axis may be the frequency (Hz) and the vertical axis may be the magnitude of the acoustic signal, for example, pressure, decibels, or dimensionless amplitude (amplitude).

그리고 특정 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 비교하는 단계(S130)는 음향 처리 유닛(23)에 의해 수행될 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 발명자들은 기계적 체결, 예컨대 셀프 피어싱 리벳팅의 결과물이 우수한 체결 강도를 갖는 정상인 경우와 그렇지 않은 경우에 주파수 대역별 신호의 특성 차가 있는 것을 발견하고 이에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.In addition, the step ( S130 ) of comparing the sum of the magnitudes of the signals of a specific frequency section may be performed by the sound processing unit 23 , but the present invention is not limited thereto. The inventors of the present invention have found that there is a difference in signal characteristics for each frequency band in the case where the result of mechanical fastening, for example, self-piercing riveting, has excellent fastening strength and when it does not, and completed the present invention by paying attention to this.

본 실시예에서 음향 신호 크기의 합을 비교하는 단계(S130)는 제1 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합과 제2 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합을 비교하여 수행될 수 있다. In the present embodiment, the step of comparing the sum of the amplitudes of the acoustic signals ( S130 ) may be performed by comparing the sum of the amplitudes of the signals belonging to the first frequency period with the sum of the amplitudes of the signals belonging to the second frequency period.

본 실시예에서, 상기 제1 주파수 구간은 100Hz 내지 550Hz 범위이고, 상기 제2 주파수 구간은 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the first frequency section may be in the range of 100 Hz to 550 Hz, and the second frequency section may be in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제2 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G2)에 대한 상기 제1 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1)의 비율(G1/G2)이 소정의 기준 이상일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, the ratio (G1/G2) of the sum (G1) of the magnitudes of the signals generated in the first frequency section to the sum (G2) of the magnitudes of the signals generated in the second frequency section is greater than or equal to a predetermined standard In this case, it can be considered normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제2 주파수 구간에서 발생한 신호의 합(G2)에 대한 제1 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1)의 비율(G1/G2)이 약 5.0 이상, 또는 약 5.5 이상, 또는 약 6.0 이상, 또는 약 6.5 이상, 또는 약 7.0 이상, 또는 약 7.5 이상, 또는 약 8.0 이상, 또는 약 8.5 이상, 또는 약 9.0 이상, 또는 약 9.5 이상, 또는 약 10.0 이상일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단될 수 있다. 반면, 상기 비율(G1/G2)이 약 5.0 미만, 또는 약 4.5 이하, 또는 약 4.0 이하, 또는 약 3.5 이하, 또는 약 3.0 이하, 또는 약 2.5 이하, 또는 약 2.0 이하, 또는 약 1.5 이하, 또는 약 1.0 이하일 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단될 수 있다.Specifically, the ratio (G1/G2) of the sum (G1) of the magnitudes of the signals generated in the first frequency section to the sum (G2) of the signals generated in the second frequency section is about 5.0 or more, or about 5.5 or more, or about If it is 6.0 or more, or about 6.5 or more, or about 7.0 or more, or about 7.5 or more, or about 8.0 or more, or about 8.5 or more, or about 9.0 or more, or about 9.5 or more, or about 10.0 or more, normal riveting has been performed. can be judged. whereas, the ratio (G1/G2) is less than about 5.0, or less than about 4.5, or less than about 4.0, or less than about 3.5, or less than about 3.0, or less than about 2.5, or less than about 2.0, or less than about 1.5, or If it is less than about 1.0, it may be determined that poor riveting has occurred.

본 명세서에서, 특정 주파수 구간에서 발생한 신호의 합은, 가로축을 주파수 대역으로 하고 세로축을 신호의 크기로 하는 그래프에 있어서, 해당 주파수 구간에 대한 적분치(integral value)로 표현될 수 있다.In the present specification, the sum of signals generated in a specific frequency section may be expressed as an integral value for the corresponding frequency section in a graph in which the horizontal axis is the frequency band and the vertical axis is the signal size.

본 발명의 발명자들은 피어싱 중의 고주파수 대역, 예컨대 2,000Hz 이상의 주파수 대역의 신호와 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호에 있어서 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present invention show a specific difference in behavior depending on whether the self-piercing rivet is normally fastened in a signal of a high frequency band during piercing, for example, a frequency band of 2,000 Hz or more and a signal of a low frequency band, for example, a frequency band of 550 Hz or less. came to the conclusion of the invention.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제2 주파수 구간, 예컨대 2,000Hz 내지 2,550Hz, 또는 약 2,200Hz 내지 2,500Hz, 또는 약 2,300Hz 내지 2,450Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않는 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제2 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivet fastening is normally performed, the second frequency section, for example, 2,000 Hz to 2,550 Hz, or about 2,200 Hz to 2,500 Hz, or about 2,300 Hz to 2,450 Hz. On the other hand, when the rivet fastening is abnormally performed, an acoustic signal of a predetermined size may be generated in the second frequency section. This will be described later along with experimental examples.

이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 다만 전술한 실시예와 동일하거나 극히 유사한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. However, a description of the same or extremely similar configuration to the above-described embodiment will be omitted, which will be clearly understood by those skilled in the art.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S210), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S220) 및 제1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기와 제2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기를 비교하는 단계(S230)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the method for evaluating the quality of mechanical fastening according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S210), which occurred during the piercing. It may include performing the Fourier transform of the acoustic signal (S220) and comparing the magnitude of the signal having the maximum peak in the first frequency section with the magnitude of the signal having the maximum peak in the second frequency section (S230). .

음향을 분리하는 단계(S210) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(S220)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S210 ) and the step of performing the Fourier transform ( S220 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 최대 음향 신호의 크기를 비교하는 단계(S230)는 제1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호와 제2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기를 비교하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, the step of comparing the magnitude of the maximum acoustic signal ( S230 ) may be performed by comparing the magnitude of the signal having the maximum peak in the first frequency interval with the signal having the maximum peak in the second frequency interval.

본 실시예에서, 상기 제1 주파수 구간은 100Hz 내지 550Hz 범위이고, 상기 제2 주파수 구간은 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the first frequency section may be in the range of 100 Hz to 550 Hz, and the second frequency section may be in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기(H2)에 대한 상기 제1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기(H1)의 비율(H1/H2)이 소정의 기준 이상일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, the ratio (H1/H2) of the magnitude (H1) of the signal having the maximum peak in the first frequency interval to the magnitude (H2) of the signal having the maximum peak in the second frequency interval (H1/H2) is a predetermined value. If it exceeds the standard, it can be judged to be normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제2 주파수 구간에서 최대 크기를 갖는 신호의 크기(H2)에 대한 제1 주파수 구간에서 최대 크기를 갖는 신호의 크기(H1)의 비율(H1/H2)이 약 2.5 이상, 또는 약 3.0 이상, 또는 약 3.5 이상, 또는 약 4.0 이상, 또는 약 4.5 이상, 또는 약 5.0 이상일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 비율(H1/H2)이 약 3.0 미만, 또는 약 2.5 이하, 또는 약 2.0 이하, 또는 약 1.5 이하, 또는 약 1.0 이하일 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단될 수 있다.Specifically, the ratio (H1/H2) of the magnitude (H1) of the signal having the maximum magnitude in the first frequency zone to the magnitude (H2) of the signal having the maximum magnitude in the second frequency zone is about 2.5 or more, or about 3.0 or more, or about 3.5 or more, or about 4.0 or more, or about 4.5 or more, or about 5.0 or more, it may be determined that normal riveting has been performed. On the other hand, when the ratio (H1/H2) is less than about 3.0, or less than about 2.5, or less than about 2.0, or less than about 1.5, or less than about 1.0, it may be determined that poor riveting has occurred.

본 명세서에서, 특정 주파수 값에서 발생한 신호의 크기는, 가로축을 주파수 대역으로 하고 세로축을 신호의 크기로 하는 그래프에 있어서, 해당 주파수 값에서의 신호의 크기, 즉 세로축 값으로 표현될 수 있다.In the present specification, the magnitude of the signal generated at a specific frequency value may be expressed as the magnitude of the signal at the corresponding frequency value, ie, the value on the vertical axis, in a graph in which the horizontal axis represents the frequency band and the vertical axis represents the signal magnitude.

본 발명의 발명자들은 피어싱 중의 고주파수 대역, 예컨대 2,000Hz 이상의 주파수 대역의 신호와 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호에 있어서 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. The inventors of the present invention show a specific difference in behavior depending on whether the self-piercing rivet is normally fastened in a signal of a high frequency band during piercing, for example, a frequency band of 2,000 Hz or more and a signal of a low frequency band, for example, a frequency band of 550 Hz or less. came to the conclusion of the invention.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제2 주파수 구간, 예컨대 2,000Hz 내지 2,550Hz, 또는 약 2,200Hz 내지 2,500Hz, 또는 약 2,300Hz 내지 2,450Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않는 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제2 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivet fastening is normally performed, the second frequency section, for example, 2,000 Hz to 2,550 Hz, or about 2,200 Hz to 2,500 Hz, or about 2,300 Hz to 2,450 Hz. On the other hand, when the rivet fastening is abnormally performed, an acoustic signal of a predetermined size may be generated in the second frequency section. This will be described later along with experimental examples.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S310), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S320) 및 제1-1 주파수 구간의 신호의 크기의 합과 제1-2 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 비교하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S310), which occurred during the piercing. It may include performing the Fourier transform of the acoustic signal (S320) and comparing the sum of the magnitudes of the signals in the 1-1 frequency section with the sum of the magnitudes of the signals in the 1-2 frequency section (S330). .

음향을 분리하는 단계(S310) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(S320)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S310 ) and the step of performing the Fourier transform ( S320 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 음향 신호 크기의 합을 비교하는 단계(S330)는 제1-1 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합과 제1-2 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합을 비교하여 수행될 수 있다. In the present embodiment, the step of comparing the sum of the amplitudes of the acoustic signals ( S330 ) is to be performed by comparing the sum of the amplitudes of the signals belonging to the 1-1 frequency interval with the sum of the amplitudes of the signals belonging to the 1-2 frequency interval. can

본 실시예에서, 상기 제1-1 주파수 구간은 100Hz 내지 150Hz 범위이고, 상기 제1-2 주파수 구간은 400Hz 내지 550Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the 1-1 frequency section may be in the range of 100 Hz to 150 Hz, and the 1-2 frequency section may be in the range of 400 Hz to 550 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제1-1 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1-1)에 대한 상기 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1-2)의 비율(G1-2/G1-1)이 소정의 기준 이하, 또는 미만일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, a ratio (G1) of the sum (G1-2) of the magnitudes of the signals generated in the 1-2th frequency section to the sum (G1-1) of the magnitudes of the signals generated in the 1-1 frequency section -2/G1-1) is less than or equal to a predetermined standard, it may be determined as normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제1-1 주파수 구간에서 발생한 신호의 합(G1-1)에 대한 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1-2)의 비율(G1-2/G1-1)이 약 1.0 이하, 또는 약 1.0 미만, 또는 약 0.9 이하, 또는 약 0.8 이하, 또는 약 0.7 이하, 또는 약 0.6 이하, 또는 약 0.5 이하, 또는 약 0.4 이하, 또는 약 0.3 이하일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 비율(G1-2/G1-1)이 약 1.0 이상, 또는 약 1.0 초과, 또는 약 1.2 이상, 또는 약 1.4 이상, 또는 약 1.6 이상, 또는 약 1.8 이상, 또는 약 2.0 이상일 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단될 수 있다.Specifically, the ratio (G1-2/G1-1) of the sum of the magnitudes of the signals generated in the 1-2 frequency section (G1-2) to the sum of the signals generated in the 1-1 frequency section (G1-1) Normal riveting is performed when this is about 1.0 or less, or about 1.0 or less, or about 0.9 or less, or about 0.8 or less, or about 0.7 or less, or about 0.6 or less, or about 0.5 or less, or about 0.4 or less, or about 0.3 or less. can be judged to have been On the other hand, poor rivets when the ratio (G1-2/G1-1) is about 1.0 or more, or about 1.0 or more, or about 1.2 or more, or about 1.4 or more, or about 1.6 or more, or about 1.8 or more, or about 2.0 or more. It can be judged that a contract has occurred.

본 발명의 발명자들은 피어싱 중의 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호 중, 초저주파수의 신호와 중저주파수 신호에 있어서 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have developed the present invention based on the fact that it shows a specific behavioral difference depending on whether the self-piercing rivet is normally fastened in the low frequency band during piercing, for example, among the signals of the frequency band of 550 Hz or less, the ultra-low frequency signal and the middle and low frequency signal came to completion.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제1-1 주파수 구간, 예컨대 100Hz 내지 150Hz에서 음향 신호가 주로 발생하고, 상기 제1-2 주파수 구간, 예컨대 400Hz 내지 550Hz에서 미약한 음향 신호가 발생하는 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제1-2 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생하거나, 심지어 제1-1 주파수 구간의 신호 합에 비해 제1-2 주파수 구간의 신호 합이 더 클 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivets are normally fastened, the acoustic signal is mainly generated in the 1-1 frequency range, for example, 100Hz to 150Hz, and the 1-2 frequency range, for example 400Hz to While a weak acoustic signal is generated at 550 Hz, when the rivet is abnormally fastened, an acoustic signal of a predetermined size is generated in the 1-2 frequency section, or even compared to the signal sum in the 1-1 frequency section, the first- The signal sum of the two frequency sections may be larger. This will be described later along with experimental examples.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S410), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S420) 및 제1-1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기와 제1-2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기를 비교하는 단계(S430)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the method for evaluating the quality of mechanical fastening according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S410), respectively. Performing the Fourier transform of the acoustic signal (S420) and comparing the magnitude of the signal having the maximum peak in the 1-1 frequency section with the magnitude of the signal having the maximum peak in the 1-2 frequency section (S430) may include

음향을 분리하는 단계(S410) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(G420)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S410 ) and the step of performing the Fourier transform ( G420 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 최대 음향 신호의 크기를 비교하는 단계(S430)는 제1-1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호와 제1-2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기를 비교하여 수행될 수 있다.In this embodiment, the step of comparing the magnitude of the maximum acoustic signal (S430) is to be performed by comparing the magnitude of the signal having the maximum peak in the 1-1 frequency section and the signal having the maximum peak in the 1-2 frequency section. can

본 실시예에서, 상기 제1-1 주파수 구간은 100Hz 내지 150Hz 범위이고, 상기 제1-2 주파수 구간은 400Hz 내지 550Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the 1-1 frequency section may be in the range of 100 Hz to 150 Hz, and the 1-2 frequency section may be in the range of 400 Hz to 550 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제1-2 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기(H1-2)에 대한 상기 제1-1 주파수 구간에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기(H1-1)의 비율(H1-1/H1-2)이 소정의 기준 이상일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, the ratio of the magnitude (H1-1) of the signal having the maximum peak in the 1-1 frequency section to the magnitude (H1-2) of the signal having the maximum peak in the 1-2 frequency section When (H1-1/H1-2) is greater than or equal to a predetermined standard, it may be determined that the normal value is normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제1-2 주파수 구간에서 최대 크기를 갖는 신호의 크기(H1-2)에 대한 제1-1 주파수 구간에서 최대 크기를 갖는 신호의 크기(H1-1)의 비율(H1-1/H1-2)이 약 2.0 이상, 또는 약 2.5 이상, 또는 약 3.0 이상, 또는 약 3.5 이상일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 비율(H1-1/H1-2)이 약 2.0 미만, 또는 약 1.5 이하, 또는 약 1.0 이하일 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단될 수 있다.Specifically, the ratio (H1-1/) of the magnitude (H1-1) of the signal having the maximum magnitude in the 1-1 frequency section to the magnitude (H1-2) of the signal having the maximum magnitude in the 1-2 frequency section (H1-1/ When H1-2) is about 2.0 or more, or about 2.5 or more, or about 3.0 or more, or about 3.5 or more, it may be determined that normal riveting has been performed. On the other hand, when the ratio (H1-1/H1-2) is less than about 2.0, or less than about 1.5, or less than about 1.0, it may be determined that poor riveting has occurred.

본 발명의 발명자들은 피어싱 중의 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호 중, 초저주파수의 신호와 중저주파수 신호에 있어서 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention have developed the present invention based on the fact that it shows a specific behavioral difference depending on whether the self-piercing rivet is normally fastened in the low frequency band during piercing, for example, among the signals of the frequency band of 550 Hz or less, the ultra-low frequency signal and the middle and low frequency signal came to completion.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제1-1 주파수 구간, 예컨대 100Hz 내지 150Hz에서 음향 신호가 주로 발생하고, 상기 제1-2 주파수 구간, 예컨대 400Hz 내지 550Hz에서 미약한 음향 신호가 발생하는 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제1-2 주파수 구간에서 소정 크기 이상의 음향 신호가 발생하거나, 심지어 제1-1 주파수 구간에서 최대 크기의 신호에 비해 제1-2 주파수 구간에서 최대 크기를 갖는 신호가 더 클 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivets are normally fastened, the acoustic signal is mainly generated in the 1-1 frequency range, for example, 100Hz to 150Hz, and the 1-2 frequency range, for example 400Hz to While a weak acoustic signal is generated at 550Hz, when the rivet is abnormally fastened, an acoustic signal of a predetermined size or more is generated in the 1st-2 frequency section, or even less than the maximum signal in the 1st-1 frequency section. A signal having a maximum magnitude in the 1-2 frequency interval may be larger. This will be described later along with experimental examples.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S510), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S520) 및 제1-2 주파수 구간의 신호의 크기의 합과 제3 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 비교하는 단계(S530)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to the present embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S510), which occurred during the piercing. It may include performing Fourier transform of the acoustic signal ( S520 ) and comparing the sum of the magnitudes of the signals in the 1-2 th frequency section with the sum of the magnitudes of the signals in the third frequency section ( S530 ).

음향을 분리하는 단계(S510) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(S520)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S510 ) and the step of performing the Fourier transform ( S520 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 음향 신호 크기의 합을 비교하는 단계(S530)는 제1-2 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합과 제3 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합을 비교하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, the step of comparing the sum of the amplitudes of the acoustic signals ( S530 ) may be performed by comparing the sum of the amplitudes of the signals belonging to the 1-2 th frequency period and the sum of the amplitudes of the signals belonging to the third frequency period. .

본 실시예에서, 상기 제1-2 주파수 구간은 400Hz 내지 550Hz 범위이고, 상기 제3 주파수 구간은 550Hz 내지 2,000Hz 범위일 수 있다.In the present embodiment, the 1-2 frequency range may be in the range of 400 Hz to 550 Hz, and the third frequency range may be in the range of 550 Hz to 2,000 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G1-2)에 대한 상기 제3 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G3)의 비율(G3/G1-2)이 소정의 기준 이하, 또는 미만일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, the ratio (G3/G1-2) of the sum (G3) of the magnitudes of the signals generated in the third frequency section to the sum (G1-2) of the magnitudes of the signals generated in the 1-2 first frequency section ) is less than or equal to a predetermined standard, it can be determined as normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 합(G1-2)에 대한 제3 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(G3)의 비율(G3/G1-2)이 약 0.5 이하, 또는 약 0.4 이하, 또는 약 0.3 이하, 또는 약 0.2 이하, 또는 약 0.1 이하일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 비율(G3/G1-2)이 약 0.5 초과, 또는 약 0.6 이상, 또는 약 0.7 이상, 또는 약 0.8 이상, 또는 약 0.9 이상, 또는 약 1.0 이상인 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단될 수 있다.Specifically, the ratio (G3/G1-2) of the sum (G3) of the magnitudes of the signals generated in the third frequency section to the sum (G1-2) of the signals generated in the 1-2 frequency section is about 0.5 or less, or If it is about 0.4 or less, or about 0.3 or less, or about 0.2 or less, or about 0.1 or less, it may be determined that normal riveting has been performed. On the other hand, when the ratio (G3/G1-2) is greater than about 0.5, or greater than about 0.6, or greater than about 0.7, or greater than about 0.8, or greater than about 0.9, or greater than about 1.0, it may be determined that poor riveting has occurred. have.

본 발명의 발명자들은 피어싱 중의 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호와 중간 주파수 대역, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz 범위의 주파수 대역의 신호에 있어서, 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention in the low frequency band during piercing, for example, a signal of a frequency band of 550 Hz or less and a signal of an intermediate frequency band, for example, a frequency band of 550 Hz to 2,000 Hz, a specific behavior difference depending on whether the self-piercing rivet is normally fastened. The present invention was completed by paying attention to what is shown.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않거나, 발생하더라도 아주 미약한 정도인 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivet fastening is normally made, the sound signal is substantially not generated in the third frequency section, for example, 550Hz to 2,000Hz, or even occurs, to a very weak degree, whereas the rivet When the fastening is abnormally performed, an acoustic signal having a predetermined size may be generated in the third frequency section. This will be described later along with experimental examples.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S610), 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S620) 및 제3 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 소정 기준과 비교하는 단계(S630)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S610), which occurred during the piercing. It may include performing the Fourier transform of the acoustic signal (S620) and comparing the sum of the magnitudes of the signals in the third frequency section with a predetermined reference (S630).

음향을 분리하는 단계(S610) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(S620)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S610 ) and the step of performing the Fourier transform ( S620 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 음향 신호 크기의 합을 소정 기준과 비교하는 단계(S630)는 제3 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합(G3)을 소정의 기준과 비교하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, the step ( S630 ) of comparing the sum of the magnitudes of the acoustic signals with the predetermined reference may be performed by comparing the sum G3 of the magnitudes of the signals belonging to the third frequency section with the predetermined reference.

본 실시예에서, 상기 제3 주파수 구간은 550Hz 내지 2,000Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the third frequency section may be in the range of 550 Hz to 2,000 Hz.

전술한 바와 같이 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않거나, 발생하더라도 아주 미약한 정도인 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다.As described above, when the rivet fastening is normally performed, the sound signal is substantially not generated in the third frequency section, for example, 550 Hz to 2,000 Hz, or is very weak even if it occurs, whereas when the rivet fastening is abnormally performed, the third frequency signal is not generated. An acoustic signal having a predetermined size may be generated in the frequency section.

특히 전술한 제1 주파수 구간과 제2 주파수 구간은 불량 유무에 따라 민감하게 영향을 받는 주파수 대역이나, 제1 주파수 구간과 제2 주파수 구간의 사이에 위치하는 제3 주파수 구간은 불량 유무에 따라 상대적으로 둔감하게 영향을 받는 주파수 대역임을 실험을 통해 확인하였다.In particular, the above-described first frequency section and the second frequency section are frequency bands that are sensitively affected depending on the presence or absence of defects, but the third frequency section located between the first frequency section and the second frequency section is relatively dependent on the presence or absence of defects. It was confirmed through the experiment that it is a frequency band that is insensitively affected by .

따라서 제3 주파수 구간에서 소정의 크기 이상의 신호, 또는 소정의 크기 초과의 신호가 발생할 경우 심각한 불량이 발생하였음을 알 수 있다. 상기 소정의 크기는 반복적 실험을 통해 데이터화 내지는 기계 학습을 통해 설정될 수 있다.Therefore, it can be seen that a serious defect has occurred when a signal having a predetermined magnitude or more or a signal exceeding a predetermined magnitude is generated in the third frequency section. The predetermined size may be set through data conversion or machine learning through repeated experiments.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.10 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S710), 플레어링 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S720) 및 제1-1 주파수 구간의 신호의 크기의 합과 제1-2 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 비교하는 단계(S730)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to the present embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during release, respectively (S710), during flaring Performing a Fourier transform of the generated acoustic signal (S720) and comparing the sum of the magnitudes of the signals of the 1-1 frequency section with the sum of the magnitudes of the signals of the 1-2 frequency section (S730) have.

음향을 분리하는 단계(S710)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S710 ) has been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에 따른 푸리에 변환은 전술한 실시예들과 달리 플레어링 중에 발생하는 음향을 이용할 수 있다. 플레어링 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S720)는 전술한 피어싱 중에 발생한 음향 신호를 푸리에 변환하는 것과 마찬가지로 가로축을 주파수로 하고 세로축을 음향 신호의 크기 등으로 할 수 있다.Unlike the above-described embodiments, the Fourier transform according to the present embodiment may use a sound generated during flaring. In the step S720 of performing the Fourier transform of the acoustic signal generated during flaring, similar to the Fourier transform of the acoustic signal generated during piercing, the horizontal axis may be the frequency and the vertical axis may be the size of the acoustic signal.

본 실시예에서, 음향 신호 크기의 합을 비교하는 단계(S730)는 제1-2 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합과 제3 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합을 비교하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, the step of comparing the sum of the amplitudes of the acoustic signals ( S730 ) may be performed by comparing the sum of the amplitudes of the signals belonging to the 1-2 th frequency interval with the sum of the amplitudes of the signals belonging to the third frequency period. .

본 실시예에서, 상기 제1-2 주파수 구간은 400Hz 내지 550Hz 범위이고, 상기 제3 주파수 구간은 550Hz 내지 2,000Hz 범위일 수 있다.In the present embodiment, the 1-2 frequency range may be in the range of 400 Hz to 550 Hz, and the third frequency range may be in the range of 550 Hz to 2,000 Hz.

예시적인 실시예에서, 상기 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(F1-2)에 대한 상기 제3 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(F3)의 비율(F3/F1-2)이 소정의 기준 이하, 또는 미만일 경우 정상인 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다.In an exemplary embodiment, the ratio (F3/F1-2) of the sum of the magnitudes of the signals generated in the third frequency section (F3) to the sum (F1-2) of the magnitudes of the signals generated in the 1-2 first frequency section ) is less than or equal to a predetermined standard, it can be determined as normal. And if not, it can be judged as defective.

구체적으로, 제1-2 주파수 구간에서 발생한 신호의 합(F1-2)에 대한 제3 주파수 구간에서 발생한 신호의 크기의 합(F3)의 비율(F3/F1-2)이 약 0.4 이하, 또는 약 0.3 이하, 또는 약 0.2 이하, 또는 약 0.1 이하일 경우 정상적인 리벳 체결이 수행된 것으로 판단할 수 있다. 반면, 상기 비율(F3/F1-2)이 약 0.4 초과, 또는 약 0.5 이상, 또는 약 0.6 이상, 또는 약 0.7 이상, 또는 약 0.8 이상, 또는 약 0.9 이상, 또는 약 1.0 이상인 경우 불량한 리벳 체결이 발생한 것으로 판단할 수 있다.Specifically, the ratio (F3/F1-2) of the sum (F3) of the magnitudes of the signals generated in the third frequency section to the sum (F1-2) of the signals generated in the 1-2 frequency section is about 0.4 or less, or If it is about 0.3 or less, or about 0.2 or less, or about 0.1 or less, it may be determined that normal riveting has been performed. On the other hand, if the ratio (F3/F1-2) is greater than about 0.4, or greater than about 0.5, or greater than about 0.6, or greater than about 0.7, or greater than about 0.8, or greater than about 0.9, or greater than about 1.0, poor riveting is indicated. can be considered to have occurred.

본 발명의 발명자들은 플레어링 중의 저주파수 대역, 예컨대 550Hz 이하의 주파수 대역의 신호와 중간 주파수 대역, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz 범위의 주파수 대역의 신호에 있어서, 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present invention found that in the signal of the low frequency band during flaring, for example, the frequency band of 550 Hz or less, and the signal of the intermediate frequency band, for example, the frequency band in the range of 550 Hz to 2,000 Hz, a specific behavior difference depending on whether the self-piercing rivet fastening is normal The present invention was completed by focusing on showing.

즉, 본 발명이 어떠한 이론에 국한되는 것은 아니나, 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않거나, 발생하더라도 아주 미약한 정도인 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.That is, although the present invention is not limited to any theory, when the rivet fastening is normally made, the sound signal is substantially not generated in the third frequency section, for example, 550Hz to 2,000Hz, or is very weak even if it occurs, whereas the rivet When the fastening is abnormally performed, an acoustic signal having a predetermined size may be generated in the third frequency section. This will be described later along with experimental examples.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S810), 플레어링 중에 발생한 음향 신호의 푸리에 변환을 수행하는 단계(S820) 및 제3 주파수 구간의 신호의 크기의 합을 소정 기준과 비교하는 단계(S830)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the method for evaluating the quality of mechanical fastening according to this embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S810), respectively, during flaring It may include performing the Fourier transform of the generated sound signal (S820) and comparing the sum of the magnitudes of the signals in the third frequency section with a predetermined reference (S830).

음향을 분리하는 단계(S810) 및 푸리에 변환을 수행하는 단계(S820)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound ( S810 ) and the step of performing the Fourier transform ( S820 ) have been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에서, 음향 신호 크기의 합을 소정 기준과 비교하는 단계(S830)는 제3 주파수 구간 내에 속하는 신호의 크기의 합(F3)을 소정의 기준과 비교하여 수행될 수 있다.In the present embodiment, the step of comparing the sum of the amplitudes of the acoustic signals with a predetermined criterion ( S830 ) may be performed by comparing the sum F3 of the amplitudes of the signals belonging to the third frequency section with the predetermined criterion.

본 실시예에서, 상기 제3 주파수 구간은 550Hz 내지 2,000Hz 범위일 수 있다.In this embodiment, the third frequency section may be in the range of 550 Hz to 2,000 Hz.

전술한 바와 같이 리벳 체결이 정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간, 예컨대 550Hz 내지 2,000Hz에서 음향 신호가 실질적으로 발생하지 않거나, 발생하더라도 아주 미약한 정도인 반면, 리벳 체결이 비정상적으로 이루어진 경우 상기 제3 주파수 구간에서 소정 크기의 음향 신호가 발생할 수 있다.As described above, when the rivet fastening is normally performed, the sound signal is not substantially generated in the third frequency section, for example, 550Hz to 2,000Hz, or is very weak even if it occurs, whereas when the rivet fastening is abnormally performed, the third frequency signal is not generated. An acoustic signal having a predetermined size may be generated in the frequency section.

특히 전술한 제1 주파수 구간과 제2 주파수 구간은 불량 유무에 따라 민감하게 영향을 받는 주파수 대역이나, 제1 주파수 구간과 제2 주파수 구간의 사이에 위치하는 제3 주파수 구간은 불량 유무에 따라 상대적으로 둔감하게 영향을 받는 주파수 대역임을 실험을 통해 확인하였다.In particular, the above-described first frequency section and the second frequency section are frequency bands that are sensitively affected depending on the presence or absence of defects, but the third frequency section located between the first frequency section and the second frequency section is relatively dependent on the presence or absence of defects. It was confirmed through the experiment that it is a frequency band that is insensitively affected by .

따라서 제3 주파수 구간에서 소정의 크기 이상의 신호, 또는 소정의 크기 초과의 신호가 발생할 경우 심각한 불량이 발생하였음을 알 수 있다. 상기 소정의 크기는 반복적 실험을 통해 데이터화 내지는 기계 학습을 통해 설정될 수 있다.Therefore, it can be seen that a serious defect has occurred when a signal having a predetermined magnitude or more or a signal exceeding a predetermined magnitude is generated in the third frequency section. The predetermined size may be set through data conversion or machine learning through repeated experiments.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계(S910) 및 푸리에 변환 없이, 클램핑 중에 발생한 음향의 크기와 피어싱 중에 발생한 음향의 크기를 비교하는 단계(S930)를 포함할 수 있다.12 , the method for evaluating the quality of mechanical fastening according to the present embodiment separates the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing (S910) and without Fourier transform , comparing the size of the sound generated during clamping with the level of the sound generated during piercing (S930).

음향을 분리하는 단계(S910)는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.Since the step of separating the sound (S910) has been described above, a redundant description will be omitted.

본 실시예에 따른 품질의 평가 방법은 음향 측정 유닛을 이용하여 측정된 음향 신호를 바로 이용하되, 음향 처리 유닛 등을 이용하여 푸리에 변환을 수행하지 않고 판단될 수 있다. 즉, 음향 처리 유닛은 측정된 음향 신호의 크기 비교만을 수행하고 푸리에 변환을 실질적으로 수행하지 않을 수 있다.The quality evaluation method according to the present embodiment may be determined by directly using the sound signal measured by using the sound measuring unit, but without performing Fourier transform using the sound processing unit or the like. That is, the sound processing unit may only compare magnitudes of the measured sound signals and may not substantially perform Fourier transform.

본 실시예에서, 음향 신호의 크기를 비교하는 단계(S930)는 클램핑 중에 발생한 음향 신호의 크기와 피어싱 중에 발생한 음향 신호의 크기를 비교하여 수행될 수 있다. In the present embodiment, the step of comparing the magnitude of the acoustic signal ( S930 ) may be performed by comparing the magnitude of the acoustic signal generated during clamping with the magnitude of the acoustic signal generated during piercing.

예시적인 실시예에서, 피어싱 중에 발생하는 음향 신호의 크기가 그 전에 측정된 음향 신호의 크기 보다 작은 경우 정상으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 피어싱 중의 음향 신호와 클램핑 중의 음향 신호를 비교할 수 있다.In an exemplary embodiment, when the magnitude of the acoustic signal generated during piercing is smaller than the magnitude of the previously measured acoustic signal, it may be determined as normal. And if not, it can be judged as defective. For example, the acoustic signal during piercing and the acoustic signal during clamping can be compared.

상기 음향 신호의 크기는, 해당 공정 중, 즉 클램핑 중 또는 피어싱 중에 측정된 최대 피크를 갖는 음향 신호의 크기를 의미하거나, 또는 해당 공정 중에 발생한 음향 신호의 크기의 합을 의미할 수 있다.The magnitude of the acoustic signal may mean the magnitude of the acoustic signal having the maximum peak measured during the corresponding process, that is, during clamping or piercing, or may mean the sum of the magnitudes of the acoustic signals generated during the corresponding process.

전술한 바와 같이 클램핑은 접합 대상들을 정렬 및 고정하는 단계로, 실질적인 공정 결과, 즉 정상 또는 불량과 무관한 단계일 수 있다. 즉, 공정의 불량 유무와 무관하게 클램핑 중에 측정된 음향 신호는 서로 대동소이한 결과를 가질 수 있다. 반면 피어싱은 실질적인 공정이 개시되거나 개시 직후의 단계로, 측정된 음향 신호는 실질적인 공정 결과와 소정의 관계에 있을 수 있다. 본 발명의 발명자들은 이들의 음향 신호가 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.As described above, clamping is a step of aligning and fixing the objects to be joined, and may be a step independent of the actual process result, that is, normal or defective. That is, the acoustic signals measured during clamping may have substantially the same results regardless of whether the process is defective. On the other hand, piercing is a stage at which the actual process is started or immediately after the start, and the measured acoustic signal may have a predetermined relationship with the actual process result. The inventors of the present invention have completed the present invention by paying attention to the fact that their acoustic signals show a specific difference in behavior depending on whether the self-piercing rivet fastening is normal. This will be described later along with experimental examples.

도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 나타낸 순서도이다.13 is a flowchart illustrating a method for evaluating the quality of mechanical fastening according to another embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 클램핑, 피어싱, 플레어링 및 릴리징 중에 발생한 최대 음향의 크기와 소정의 기준을 비교하는 단계(S1030)를 포함할 수 있다. 도면으로 표현하지 않았으나, 본 실시예에 따른 방법은 비교하는 단계(S1030) 전에 클램핑 중에 발생한 음향, 피어싱 중에 발생한 음향, 플레어링 중에 발생한 음향 및 릴리징 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계를 더 포함할 수도 있다.Referring to FIG. 13 , the method for evaluating the quality of mechanical fasteners according to the present embodiment may include comparing the magnitude of the maximum sound generated during clamping, piercing, flaring, and releasing with a predetermined criterion ( S1030 ). Although not represented in the drawings, the method according to this embodiment may further include a step of separating the sound generated during clamping, the sound generated during piercing, the sound generated during flaring, and the sound generated during releasing, respectively, before the step of comparing ( S1030 ). have.

본 실시예에 따른 품질의 평가 방법은 음향 측정 유닛을 이용하여 측정된 음향 신호를 바로 이용하되, 음향 처리 유닛 등을 이용하여 푸리에 변환을 수행하지 않고 판단될 수 있다. 즉, 음향 처리 유닛은 측정된 음향 신호의 크기 비교만을 수행하고 푸리에 변환을 실질적으로 수행하지 않을 수 있다.The quality evaluation method according to the present embodiment may be determined by directly using the sound signal measured by using the sound measuring unit, but without performing Fourier transform using the sound processing unit or the like. That is, the sound processing unit may only compare magnitudes of the measured sound signals and may not substantially perform Fourier transform.

예시적인 실시예에서, 클램핑, 피어싱, 플레어링 및 릴리징 중에 발생하는 음향 신호의 크기, 특히 피어싱 및 플레어링 중에 발생하는 음향 신호의 크기가 약 250MPa, 또는 약 260MPa, 또는 약 270MPa, 또는 약 280MPa, 또는 약 290MPa, 또는 약 300MPa 이하일 경우 정상으로 판단할 수 있다. 그리고 그렇지 않을 경우 불량으로 판단할 수 있다. 상기 음향 신호의 크기는 해당 공정 중, 즉 클램핑에서 릴리징까지의 공정 중, 또는 피어싱에서 플레어링까지의 공정 중 최대 피크를 갖는 음향 신호의 크기를 의미할 수 있다.In an exemplary embodiment, the magnitude of the acoustic signal generated during clamping, piercing, flaring and releasing, in particular the magnitude of the acoustic signal generated during piercing and flaring, is about 250 MPa, or about 260 MPa, or about 270 MPa, or about 280 MPa; Or about 290 MPa, or about 300 MPa or less can be determined as normal. And if not, it can be judged as defective. The magnitude of the acoustic signal may mean the magnitude of the acoustic signal having a maximum peak during a corresponding process, that is, during a process from clamping to releasing, or during a process from piercing to flaring.

본 발명의 발명자들은 이들의 음향 신호가 셀프 피어싱 리벳 체결의 정상 유무에 따라 특정한 거동 차이를 나타내는 것에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 이에 대해서는 실험예와 함께 후술한다.The inventors of the present invention have completed the present invention by paying attention to the fact that their acoustic signals show a specific difference in behavior depending on whether the self-piercing rivet fastening is normal. This will be described later along with experimental examples.

이상에서 본 발명에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법을 설명하였다. 이상에서 각각의 실시예 별로 리벳 체결의 품질을 측정하는 하나의 요소만을 표현하였으나, 본 발명에 따른 기계적 체결의 품질 평가 방법은 도 4 내지 도 13에 개시된 평가 방법을 복수개 조합하여 수행될 수도 있다. 예를 들어, 판단을 수행하는 컨트롤러는 도 4 내지 도 13에 따른 방법들을 순차적으로 또는 특정 순서로 판단함으로써 품질을 평가할 수 있다.The quality evaluation method of mechanical fastening according to the present invention has been described above. In the above, only one element for measuring the quality of the rivet fastening has been expressed for each embodiment, but the method for evaluating the quality of the mechanical fastening according to the present invention may be performed by combining a plurality of the evaluation methods disclosed in FIGS. 4 to 13 . For example, the controller making the judgment may evaluate the quality by judging the methods according to FIGS. 4 to 13 sequentially or in a specific order.

이하, 본 발명에 따른 기계적 체결 공정 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a mechanical fastening process method according to the present invention will be described.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 체결 공정 방법을 나타낸 순서도이다.14 is a flowchart illustrating a mechanical fastening process method according to an embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 기계적 체결 공정 방법은 제1 스테이지 단계(S10) 및 제2 스테이지 단계(S20)를 포함할 수 있다. 상기 기계적 체결은 셀프 피어싱 리벳 공정을 포함할 수 있다. 또, 제1 스테이지 단계(S10) 및 제2 스테이지 단계(S20)는 각각 전술한 도 4 내지 도 13 중 어느 하나 이상에 따른 기계적 체결 품질의 평가 방법을 포함하여 수행될 수 있다.Referring to FIG. 14 , the mechanical fastening process method according to the present embodiment may include a first stage step S10 and a second stage step S20 . The mechanical fastening may include a self-piercing riveting process. In addition, the first stage step ( S10 ) and the second stage step ( S20 ) may each be performed including the evaluation method of mechanical fastening quality according to any one or more of FIGS. 4 to 13 described above.

제1 스테이지 단계(S10)는 본 공정인 제2 스테이지 단계(S20)에 앞서서 수행되는 프리-공정일 수 있다. 제1 스테이지 단계(S10)는 전술한 기계적 체결 품질의 평가 방법의 기준값을 설정, 보정 및/또는 데이터화하는 단계일 수 있다.The first stage step S10 may be a pre-process performed prior to the second stage step S20 which is the present process. The first stage step S10 may be a step of setting, correcting, and/or dataizing a reference value of the above-described method for evaluating mechanical fastening quality.

제1 스테이지 단계(S10)는 기계적 체결 품질을 평가하는 단계(S11)와 실제 품질을 평가하는 단계(S12)를 각각 한번 이상 포함할 수 있다. 즉, 제1 스테이지 단계(S10)는 전술한 것과 같이 클램핑, 피어싱, 플레어링 및 릴리징 순으로 수행되는 셀프 피어싱 리벳 공정을 수행하며 음향을 측정하고, 선택적으로 이를 푸리에 변환하며, 나아가 음향 신호의 거동 분석을 통해 기계적 체결의 품질을 추정하고(S11), 실제 접합체의 접합 강도 내지는 기계적 강도를 분석하며(S12), 실제 결과를 추정에 반영함으로써 음향 신호의 거동 분석을 위한 파라미터를 설정하거나, 최적화하거나, 보정하는 등의 단계일 수 있다. 위와 같은 보정 등은 기계 학습을 통해 구현될 수 있다.The first stage step S10 may include a step S11 of evaluating the mechanical fastening quality and a step S12 of evaluating the actual quality at least once, respectively. That is, in the first stage step (S10), as described above, a self-piercing rivet process performed in the order of clamping, piercing, flaring, and releasing is performed to measure the sound, and selectively Fourier transform it, furthermore, the behavior of the sound signal Estimate the quality of mechanical fastening through analysis (S11), analyze the bonding strength or mechanical strength of the actual bonding body (S12), and set, optimize, or set parameters for behavior analysis of acoustic signals by reflecting the actual results in the estimation , it may be a step such as correction. The above correction and the like may be implemented through machine learning.

실제 접합체의 접합 강도를 분석하는 단계(S12)는 접합체의 파괴-단면 검사 또는 기계적 강도의 측정 등을 통해 수행될 수 있다.The step of analyzing the bonding strength of the actual bonded body ( S12 ) may be performed through fracture-cross-sectional inspection of the bonded body or measurement of mechanical strength.

또, 제2 스테이지 단계(S20)는 실제 기계적 체결의 본 공정에 해당할 수 있다. 제2 스테이지 단계(S20)는 기계적 체결 품질을 평가하는 단계를 한번 이상 포함할 수 있다. 제2 스테이지 단계(S20)는 제1 스테이지 단계(S10)와 동일 소재 등의 접합 대상에 대해 동일한 기계적 체결 설비 시스템을 이용하여 수행될 수 있다.Also, the second stage step S20 may correspond to the actual mechanical fastening process. The second stage step S20 may include evaluating the mechanical fastening quality one or more times. The second stage step S20 may be performed using the same mechanical fastening equipment system for a bonding target such as the same material as that of the first stage step S10 .

제1 스테이지 단계(S10)에서 설정되거나, 최적화되거나, 또는 보정된 파라미터 내지는 데이터를 기초로, 본 실시예에 따른 기계적 체결 설비 시스템은 접합 대상, 특히 접합 대상의 소재 특성 등이 반영되어 제2 스테이지 단계(S20)를 수행할 수 있다. Based on the parameters or data set, optimized, or corrected in the first stage step ( S10 ), the mechanical fastening equipment system according to the present embodiment reflects the material characteristics of the bonding object, particularly the bonding object, to the second stage Step S20 may be performed.

본 실시예에 따른 기계적 체결 공정 방법은 제1 스테이지 단계(S10)를 통해 음향 측정을 통한 기계적 체결의 품질 평가의 신뢰성을 보다 높일 수 있다. 또, 제2 스테이지 단계(S20)에서 실제 기계적 체결을 수행하되, 반영된 설정값을 기초로 하여 실시간-비파괴 모니터링을 수행할 수 있고, 나아가 셀프 피어싱 리벳팅 공정의 자동화를 구현할 수 있다.The mechanical fastening process method according to the present embodiment may further increase the reliability of quality evaluation of mechanical fastening through acoustic measurement through the first stage step S10. In addition, the actual mechanical fastening is performed in the second stage step (S20), but based on the reflected set value, real-time-non-destructive monitoring can be performed, and furthermore, the automation of the self-piercing riveting process can be implemented.

이하, 실험예를 참조하여 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples.

<실험예 1><Experimental Example 1>

접합 대상으로 1.6mm 두께의 HFP 강(1.5GPa) 3mm 두께의 알루미늄-5052(Al-5052), 1.2mm 두께의 알루미늄-5052(Al-5052)를 준비하였다. 그리고 이들을 각각 상부 피스, 중간 피스 및 하부 피스로 적층하였다.As bonding objects, HFP steel (1.5 GPa) with a thickness of 1.6 mm, aluminum-5052 (Al-5052) with a thickness of 3 mm, and aluminum-5052 (Al-5052) with a thickness of 1.2 mm were prepared. And these were laminated as an upper piece, an intermediate piece and a lower piece, respectively.

그리고 본 발명에 따른 기계적 체결 설비 시스템을 구현하였다. 음향 측정 유닛으로는 브뤼엘&케아(Bruel&Kjaer)社의 GRAS 46AE 마이크로폰을 준비하였다. 음향 처리 유닛으로는 NI-9234 모듈과 매틀랩(Matlab)을 이용하였다. 또, 기계적 체결부로서 엔빌 다이는 FM 타입 090-2-018 제품을 이용하고, 리벳은 C-타입(Φ5.3×6.5)를 이용하여 펀치 유닛의 압력은 45kN으로 설정하였다.And the mechanical fastening equipment system according to the present invention was implemented. As an acoustic measurement unit, a GRAS 46AE microphone from Bruel & Kjaer was prepared. As the sound processing unit, an NI-9234 module and Matlab were used. In addition, as a mechanical fastening part, an FM type 090-2-018 product was used for the anvil die, and a C-type (Φ5.3×6.5) rivet was used, and the pressure of the punch unit was set to 45kN.

준비된 기계적 체결 설비 시스템을 이용하여 100회 가량 리벳 공정을 반복하였다. 그리고 단면 분석을 통해 각 회차별 정상 유무를 판별하였다.The riveting process was repeated about 100 times using the prepared mechanical fastening equipment system. And through cross-sectional analysis, it was determined whether each session was normal or not.

<실험예 2: 정상인 경우 단면 분석 및 음향 신호 분석><Experimental Example 2: Cross-section analysis and acoustic signal analysis in normal cases>

반복된 리벳 공정 중 대표적으로 정상인 경우의 단면 현미경 이미지를 도 15에 나타내었다. 그리고 음향 측정 유닛의 음향 신호 측정 결과, 즉 시간의 경과에 따른 음향 신호의 크기 그래프를 도 16에 나타내었다. A cross-sectional microscope image of a typical normal case of the repeated riveting process is shown in FIG. 15 . And the acoustic signal measurement result of the acoustic measurement unit, that is, a graph of the magnitude of the acoustic signal over time is shown in FIG. 16 .

도 16의 음향 신호 중 A-2를 고속 푸리에 변환한 결과, 구체적으로 4초 구간 전체를 대상으로 푸리에 변환한 결과를 도 17에 나타내었다.As a result of fast Fourier transform of A-2 of the acoustic signal of FIG. 16, specifically, the result of Fourier transform for the entire 4-second section is shown in FIG. 17 .

또, 도 16의 음향 신호 중 A-2에서 피어싱 중의 음향 신호와 플레어링 중의 음향 신호를 각각 푸리에 변환한 결과를 각각 도 18 및 도 19에 나타내었다.In addition, the results obtained by Fourier transforming the acoustic signal during piercing and the acoustic signal during flaring in A-2 among the acoustic signals of FIG. 16 are shown in FIGS. 18 and 19, respectively.

<실험예 3: 불량인 경우 단면 분석 및 음향 신호 분석><Experimental Example 3: Cross-section analysis and acoustic signal analysis in case of failure>

반복된 리벳 공정 중 대표적으로 불량인 경우의 단면 현미경 이미지를 도 20에 나타내었다. 그리고 음향 측정 유닛의 음향 신호 측정 결과, 즉 시간의 경과에 따른 음향 신호의 크기 그래프를 도 21에 나타내었다. A cross-sectional microscope image of a typical defect in the repeated riveting process is shown in FIG. 20 . In addition, a graph of the acoustic signal measurement result of the acoustic measurement unit, ie, the magnitude of the acoustic signal over time, is shown in FIG. 21 .

도 21의 음향 신호 중 B-2를 고속 푸리에 변환한 결과, 구체적으로 4초 구간 전체를 대상으로 푸리에 변환한 결과를 도 22에 나타내었다.As a result of fast Fourier transform of B-2 of the acoustic signal of FIG. 21 , the result of performing Fourier transform on the entire 4-second section is shown in FIG. 22 .

또, 도 21의 음향 신호 중 B-2에서 피어싱 중의 음향 신호와 플레어링 중의 음향 신호를 각각 푸리에 변환한 결과를 각각 도 23 및 도 24에 나타내었다.In addition, the results obtained by Fourier transforming the acoustic signal during piercing and the acoustic signal during flaring in B-2 among the acoustic signals of FIG. 21 are shown in FIGS. 23 and 24, respectively.

우선 도 16과 도 21을 비교하면, 불량인 경우 정상인 경우에 비해 상대적으로 매우 큰 피크를 갖는 음향 신호가 검출되는 것을 확인할 수 있다. 도 21에서 약 2초 전후로 검출되는 가장 큰 피크는 피어싱 중에 발생한 것이었다. 경우에 따라 클램핑 중에 정상 및 불량 모두에 상대적으로 큰 음향 신호가 검출되기도 하나, 피어싱 중의 검출 신호는 정상인 경우와 불량인 경우에 뚜렷한 차이를 가짐을 알 수 있다. 또한 불량인 경우 모든 케이스에서 250Mpa 이상의 음향 신호가 검출된 반면, 정상인 경우에는 그렇지 않았다.First, comparing FIGS. 16 and 21 , it can be seen that an acoustic signal having a relatively very large peak is detected in the case of a defect compared to the case of the normal case. The largest peak detected around 2 seconds in FIG. 21 occurred during piercing. In some cases, a relatively large acoustic signal is detected in both normal and defective conditions during clamping, but it can be seen that the detection signal during piercing has a distinct difference between normal and defective cases. In addition, in the case of a defect, an acoustic signal of 250 Mpa or more was detected in all cases, whereas in the case of a normal case, this was not the case.

또한 정상인 경우, 피어싱 중에 발생하는 음향 신호의 크기가, 그 전에 측정된 음향 신호의 크기, 예컨대 측정 시작부터 피어싱 직전까지 발생한 음향 신호의 크기 보다 작은 반면, 불량인 경우 피어싱 중에 발생하는 음향 신호의 크기가 더 큰 것을 알 수 있다.In addition, when normal, the size of the acoustic signal generated during piercing is smaller than the magnitude of the acoustic signal measured before, for example, the magnitude of the acoustic signal generated from the start of the measurement to just before the piercing, whereas when it is bad, the magnitude of the acoustic signal generated during piercing It can be seen that the larger

이어서 도 17과 도 22를 비교하면, 불량인 경우 정상인 경우에 비해 상대적으로 음향 신호의 합이 전체 주파수 구간에 걸쳐서 큰 것을 확인할 수 있다.Then, comparing FIGS. 17 and 22 , it can be seen that the sum of the acoustic signals is relatively large over the entire frequency section in the case of a defect compared to the case of the normal case.

이어서 도 18과 도 23을 비교하면, 피어싱 중에 발생한 음향 신호에 있어서 하기와 같은 결과를 확인할 수 있다.Next, comparing FIGS. 18 and 23 , the following results can be confirmed in the acoustic signal generated during piercing.

우선 정상인 경우 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 불량인 경우에 비해 현저하게 작다. 또, 정상인 경우와 불량인 경우에 100Hz 내지 150Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합은 유사하였다. 또한 정상인 경우 400Hz 내지 550Hz에서 발생한 신호 크기의 합이 불량인 경우에 비해 현저하게 작다.First, in the normal case, the sum of the signal magnitudes generated in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz is significantly smaller than in the case of the bad case. In addition, the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 100 Hz to 150 Hz in the normal case and the defective case were similar. In addition, in the case of a normal case, the sum of the signal magnitudes generated at 400 Hz to 550 Hz is significantly smaller than that in the case of a bad case.

즉, 100Hz 내지 550Hz, 또는 100Hz 내지 150Hz의 신호 크기의 합을 기준으로 삼을 수 있고, 이를 기준으로 다른 주파수 대역의 신호 크기의 합과 소정의 관계를 설정할 수 있었다.That is, the sum of signal amplitudes of 100 Hz to 550 Hz, or 100 Hz to 150 Hz may be used as a reference, and a predetermined relationship may be established with the sum of signal amplitudes of other frequency bands based on this.

정상인 경우 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 100Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이 약 20이었으나, 불량인 경우 약 2.5였다.In the normal case, the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 100 Hz to 550 Hz was about 20, but in the case of the failure, it was about 2.5.

또, 정상인 경우 100Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 약 20배였으나, 불량인 경우 약 2배였다.In addition, the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 550 Hz in the normal case was about 20 times the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz, but in the case of the failure, it was about 2 times.

또한 정상인 경우 100Hz 내지 150Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이 약 1.7이었으나, 불량인 경우 0.9였다.In addition, the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 100 Hz to 150 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz in the normal case was about 1.7, but in the case of the bad case it was 0.9.

그리고 정상인 경우 100Hz 내지 150Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 약 2.8배였으나, 불량인 경우 약 1.6배였다.And in the case of normal, the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 150 Hz was about 2.8 times the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 400 Hz to 550 Hz, but in the case of the failure, it was about 1.6 times.

또, 정상인 경우 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이 약 0.5였으나, 불량인 경우 0.9였다.In addition, the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz in the normal case was about 0.5, but in the case of the failure, it was 0.9.

이어서 도 19와 도 24를 비교하면, 플레어링 중에 발생한 음향 신호에 있어서 하기와 같은 결과를 확인할 수 있다.Next, comparing FIGS. 19 and 24 , the following results can be confirmed in the acoustic signal generated during flaring.

우선 정상인 경우 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 불량인 경우에 비해 상대적으로 작다. 또, 정상인 경우와 불량인 경우에 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합은 유사하였다. First, in the normal case, the sum of the signal amplitudes generated in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz is relatively small compared to the case of the bad case. In addition, the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz in the normal case and the bad case were similar.

즉, 400Hz 내지 550Hz의 신호 크기의 합을 기준으로 삼을 수 있고, 이를 기준으로 다른 주파수 대역의 신호 크기의 합과 소정의 관계를 설정할 수 있었다.That is, the sum of the signal amplitudes of 400 Hz to 550 Hz can be used as a reference, and a predetermined relationship can be established with the sum of the signal amplitudes of other frequency bands based on this.

정상인 경우 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이 약 0.3이었으나, 불량인 경우 약 0.8이었다.In the case of normal, the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400 Hz to 550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz was about 0.3, but in the case of the failure, it was about 0.8.

이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. In the above, the embodiment of the present invention has been mainly described, but this is only an example and does not limit the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications not exemplified above are possible.

따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the scope of the present invention includes changes, equivalents or substitutes of the technical idea exemplified above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention may be implemented by modification. And differences related to such modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention defined in the appended claims.

또, 첨부된 도면의 구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소는 소프트웨어나 FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit) 등의 하드웨어로 구현될 수 있다. 다만, 구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소들은 소프트웨어 및 하드웨어뿐만 아니라 어드레싱 가능한 저장 매체에서 구현될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수 있다.In addition, each component in the configuration diagram or block diagram of the accompanying drawings may be implemented in software or hardware such as a field-programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. However, each component on the block diagram or block diagram may be implemented in not only software and hardware but also an addressable storage medium, and may be configured to execute one or more processors.

구성도 또는 블록도 상의 각 구성요소는 특정된 논리 기능을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 의미할 수 있다. 따라서 구성도 또는 블록도 상의 구성요소가 제공하는 기능은 더 세분화된 복수의 구성요소에 의해 구현되거나, 또는 구성도 또는 블록도 상의 복수의 구성요소들은 일체화된 하나의 구성요소에 의하여 구현될 수도 있음은 물론이다.Each component on the block diagram or block diagram may mean a module, segment, or part of code including one or more executable instructions for executing a specified logical function. Accordingly, a function provided by a component on a configuration diagram or a block diagram may be implemented by a plurality of more subdivided components, or a plurality of components on a configuration diagram or a block diagram may be implemented by a single integrated component. is of course

즉, 본 발명의 목적 범위 내에서 각 구성요소들이 하나 이상으로 선 택적으로 결합하여 동작할 수 있다. 또, 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립된 하드웨어로 구현될 수 있고, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 내지는 저장 매체에 저장되어 컴퓨터에 의해 읽혀지고 실행됨으로써 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 상기 기록 매체의 예로는 자기 기록 매체, 광 기록 매체 등을 들 수 있다.That is, within the scope of the object of the present invention, each component may operate by selectively combining one or more. In addition, all components may be implemented as one independent hardware, and some or all of the components are selectively combined to have a program module that performs some or all functions combined in one or a plurality of pieces of hardware. It may be implemented as a computer program. Codes and code segments constituting the computer program can be easily inferred to those skilled in the art of the present invention. Such a computer program may be stored in a computer-readable recording medium or storage medium, read and executed by the computer, thereby implementing the embodiment of the present invention. Examples of the recording medium include a magnetic recording medium and an optical recording medium.

1: 기계적 체결 설비 시스템
10: 기계적 체결부
21: 음향 측정 유닛
23: 음향 처리 유닛
30: 컨트롤러
P: 펀치 유닛
D: 엔빌 다이
R: 리벳
1: Mechanical fastening system
10: mechanical fasteners
21: acoustic measurement unit
23: sound processing unit
30: controller
P: punch unit
D: Anvil Die
R: rivet

Claims (15)

클램핑, 피어싱 및 플레어링 순으로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳팅 공정에 있어서, 상기 공정에서 발생하는 음향 신호를 측정하고 푸리에 변환(Fourier Transform)을 통해 분석된 음향 신호를 기초로 셀프 피어싱 리벳팅 공정의 품질을 평가하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.In the self-piercing riveting process consisting of clamping, piercing, and flaring in the order, the quality of the self-piercing riveting process is measured based on the acoustic signal generated in the process and analyzed through Fourier Transform. A method of monitoring the quality of mechanical fasteners to evaluate. 제1항에 있어서,
상기 음향 신호를 측정 및 분석하는 단계는, 상기 클램핑 중에 발생한 음향, 상기 피어싱 중에 발생한 음향 및 상기 플레어링 중에 발생한 음향을 각각 분리하는 단계를 포함하는 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
According to claim 1,
Wherein the measuring and analyzing the acoustic signal comprises separating the sound generated during the clamping, the sound generated during the piercing, and the sound generated during the flaring, respectively.
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 100Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 10 이상일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
When the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 100 Hz to 550 Hz is 10 or more, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective. monitoring method.
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
100Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 2,000Hz 내지 2,550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 3배 이상일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
When the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 550 Hz is three times or more of the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 2,000 Hz to 2,550 Hz, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective. monitoring method.
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
100Hz 내지 150Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 1보다 작을 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
If the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 100Hz to 150Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400Hz to 550Hz is less than 1, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective. Way.
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
100Hz 내지 150Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기가, 400Hz 내지 550Hz 범위에서 최대 피크를 갖는 신호의 크기의 2.5배 이상일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
When the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 100 Hz to 150 Hz is 2.5 times or more of the magnitude of the signal having the maximum peak in the range of 400 Hz to 550 Hz, it is determined as normal, otherwise it is judged as defective. Method for monitoring the quality of mechanical fasteners .
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 0.5 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
When the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400Hz to 550Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 550Hz to 2,000Hz is 0.5 or less, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective. Way.
제2항에 있어서,
상기 피어싱 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 소정 기준 이하일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
Fourier transform result of the acoustic signal during the piercing,
If the sum of the signal amplitudes generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is less than a predetermined standard, it is determined as normal, otherwise, it is determined as defective, a quality monitoring method of mechanical fastening.
제2항에 있어서,
상기 플레어링 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
400Hz 내지 550Hz 범위에서 발생한 신호의 크기에 합에 대한, 550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호의 크기의 합의 비율이, 0.3 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
A result of the Fourier transform of the acoustic signal during the flaring;
If the ratio of the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 400Hz to 550Hz to the sum of the magnitudes of the signals generated in the range of 550Hz to 2,000Hz is 0.3 or less, it is judged as normal, otherwise it is judged as defective. Way.
제2항에 있어서,
상기 플레어링 중의 음향 신호의 푸리에 변환 결과,
550Hz 내지 2,000Hz 범위에서 발생한 신호 크기의 합이 소정 기준 이하일 경우 정상인 것으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
3. The method of claim 2,
A result of the Fourier transform of the acoustic signal during the flaring;
If the sum of the signal amplitudes generated in the range of 550 Hz to 2,000 Hz is less than a predetermined standard, it is determined as normal, otherwise, it is determined as defective, a quality monitoring method of mechanical fastening.
클램핑, 피어싱 및 플레어링 순으로 이루어지는 셀프 피어싱 리벳팅 공정에 있어서, 상기 피어싱 공정 중에서 발생하는 음향 신호의 크기가, 그 전에 측정된 음향 신호의 크기 보다 작을 클 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는, 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.In the self-piercing riveting process consisting of clamping, piercing, and flaring in the order, if the magnitude of the acoustic signal generated during the piercing process is smaller than the magnitude of the previously measured acoustic signal, it is determined as normal, otherwise it is defective Judging by the quality monitoring method of mechanical fasteners. 제11항에 있어서,
전체 공정 중에서 발생하는 음향 신호의 크기가 250MPa 이하일 경우 정상으로 판단하고, 그렇지 않을 경우 불량으로 판단하는 기계적 체결의 품질 모니터링 방법.
12. The method of claim 11,
A quality monitoring method for mechanical fasteners that judges normal when the size of the acoustic signal generated during the entire process is 250 MPa or less, otherwise it is judged as defective.
기계적 체결 대상을 셀프 피어싱 리벳팅하며 음향을 측정하고 푸리에 변환하여 음향 신호를 분석하는 제1 스테이지 단계; 및
상기 제1 스테이지 단계와 동일 대상에 대해 동일 설비로 셀프 피어싱 리벳팅하며 음향을 측정하고 푸리에 변환하여 음향 신호를 분석하는 제2 스테이지 단계를 포함하되,
상기 제1 스테이지 단계는 음향 신호의 기준값을 설정, 보정 및 데이터화하는 단계이고, 상기 제2 스테이지 단계는 기계적 체결의 본 공정인, 셀프 피어싱 리벳 체결 공정.
A first stage step of self-piercing and riveting the mechanical fastening object, measuring the sound, and analyzing the sound signal by Fourier transform; and
A second stage step of self-piercing riveting for the same object as the first stage step with the same equipment, measuring the sound, and analyzing the sound signal by Fourier transform,
The first stage step is a step of setting, correcting, and dataizing a reference value of an acoustic signal, and the second stage step is a main process of mechanical fastening, a self-piercing rivet fastening process.
제13항에 있어서,
상기 제1 스테이지 단계 및 상기 제2 스테이지 단계는 각각 제1항에 따른 방법을 포함하여 수행되고,
상기 제1 스테이지 단계의 분석 결과를 기계 학습하여 상기 제2 스테이지 단계에 반영하고, 셀프 피어싱 리벳 체결 공정과 동시에 실시간 모니터링을 수행하는, 셀프 피어싱 리벳 체결 공정.
14. The method of claim 13,
The first stage step and the second stage step are each performed including the method according to claim 1,
A self-piercing rivet fastening process of machine learning the analysis result of the first stage step, reflecting the second stage step, and performing real-time monitoring simultaneously with the self-piercing rivet fastening process.
리벳 펀치 유닛과 다이를 포함하는 기계적 체결부;
상기 기계적 체결부에 인접하여 배치되고, 기계적 체결 공정에서 발생하는 음향 신호를 측정하는 음향 측정 유닛; 및
상기 음향 측정 유닛의 측정 결과를 푸리에 변환하는 음향 처리 유닛을 포함하는, 기계적 체결 설비 시스템.
a mechanical fastener comprising a rivet punch unit and a die;
an acoustic measuring unit disposed adjacent to the mechanical fastening part and measuring an acoustic signal generated in the mechanical fastening process; and
and a sound processing unit configured to Fourier transform the measurement result of the sound measurement unit.
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