CN114173955A - 用于在通过带有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法，以及带有被设计用于执行这种方法的控制器的装置 - Google Patents
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Abstract
一种在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时用于过程监控的方法来实现，其中，所述至少两个工件布置在冲头和顶头之间，其中，设置在冲头和面向冲头的工件之间的铆钉，通过冲头被压入到至少两个工件中，其方式为，对冲头施加朝顶头方向的力F。在此，在该方法中，a)针对多个接合操作，在接合前分别检测接合钳的总厚度、铆钉长度和弯曲常数；b)针对多个接合操作，在接合期间和/或之后分别检测在确定力下的冲头行程、终端力、在终端力下的行程终端值、铆钉的设置行程和铆钉头终端位置；c)根据在步骤a)和步骤b)中检测的参数，确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口；d)把至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的在步骤c)中确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口相比较，其中，监测至少一个另外的接合操作，从而识别在接合时的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在通过带有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法，以及一种带有被设计用于执行这种方法的控制器的装置。
背景技术
冲压铆接(Stanznieten)方法用于连接至少两个工件，其中，通过冲头或冲头工具将铆钉压入至少两个工件中，其中，通过相应形状的与冲头工具配合的顶头，确保铆钉或工件以某种方式变形，以便在工件之间产生力配合的和形状配合的连接。
由现有技术已知冲压铆接方法，其中，通过力/位移曲线的包络线进行质量监控。当通过冲压铆接方法连接由脆性材料制成的构件时，由于施加力，会出现缺陷，例如裂纹。这种缺陷的发生在此会导致施加到冲头和构件上的力出现某些短时间波动。在此可以检查，力曲线是否在包络线的某个极限值内移动。偏离包络线会导致设备停机，这需要手动检查并移除受影响的构件。并非每一次偏离包络线都意味着得到的构件的质量不足，因此检查构件，并确定哪些构件实际受到影响。通常，在此只有少量构件受到影响。这就是借助规定的生产批次来了解包络线的原因。
然而，这个过程很复杂，因为必须针对每种类型的构件重新执行该过程，并且必须设定大量参数。
还已知这样的方法，其中，在冲压铆接装置中，在沉入铆钉期间确定冲头力及其与冲头的压入行程有关的梯度。在铆接出现缺陷时，梯度曲线就会有波动。在这里，在铆钉被压入期间，力的梯度在一定的时间和/或行程范围内是确定的。冲头力梯度的波动通常相对较小，因此在特定界限内的力变化曲线监测范围内不会识别出这种波动。
德国公开文献DE 10 2016 214 943 A1公开了一种用于通过冲压铆接装置连接至少两个构件的方法，其中，至少两个构件布置在冲头和顶头之间，其中，布置在冲头与至少两个构件中面向冲头的那个构件之间的铆钉借助冲头被压入到至少两个构件中，其方式为，对冲头施加力，并且其中，在压入铆钉期间，至少暂时确定力的梯度。此外，公开了一种具有这种冲压铆接装置的制造机构。
然而，从现有技术中已知的方法的缺点在于，当对为了将铆钉压入待连接的两个部件中而需要的力或力的梯度应用极限值时，剔除了完全没有缺陷的被连接的部件。
发明内容
因此，本发明的目的是，提出一种用于在通过带有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法，以及一种带有被设计用于执行这种方法的控制器的装置，其中，所提到的缺点不会发生，并且其中特别是可以实现更精确的质量监控。
该目的通过提出独立权利要求的主题来实现。有利的改进由从属权利要求得到。
该目的特别是通过提出一种用于在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法来实现，其中，所述至少两个工件布置在冲头和顶头之间，其中，设置在冲头和面向冲头的工件之间的铆钉通过冲头被压入到至少两个工件中，其方式为，对冲头施加朝顶头方向的力F。该方法的特征在于：a)针对多个接合操作，在接合前分别检测接合钳的总厚度、铆钉长度和弯曲常数；b)针对多个接合操作，在接合期间和/或之后分别检测在确定力下的冲头行程、终端力(Endkraft)、在终端力下的行程终端值、铆钉的设置行程和铆钉头终端位置；c)根据在步骤a)和步骤b)中检测的参数，确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口；d)把至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的在步骤c)中确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口相比较，其中，监测所述至少一个另外的接合操作，从而在接合时识别缺陷。
至少两个工件优选地具有总厚度，尤其是总金属板厚度。
优选地，通过采用用于过程监控的该方法来决定性地确定质量确定区域。
缺陷尤其应理解为裂纹。
质量确定区域特别是被理解为对于接合操作和/或至少两个接合的工件的质量很重要的绝对的力/行程窗口的区域和/或相对的力/行程结束窗口的区域，尤其是可在其中识别出缺陷。
工件优选地由金属或金属合金构造。
优选在接合至少两个工件时得到一个构件。
构件尤其被理解为运载工具的部件、尤其是躯干构件，所述运载工具优选为轿车、卡车、公共汽车、房车、工程车辆、商用车辆或轨道车辆、小船、轮船或飞机。
该构件优选地是被涂层的构件，特别是被涂漆或电镀的构件。
过程监控优选地自动执行。
与现有技术相比，根据本发明的用于在通过带有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法具有优势。有利地确保了改进的质量监控。有利地减少了被错误地识别为有缺陷的构件的数量。有利地提高了构件的可用性，尤其是减少了设备停机。有利地降低了成本，并且可以实现更快的生产。有利地，不需要对整个接合操作进行监控。有利地，减少了在调试设备和连续运行时的学习耗费。有利地，不需要经过专门培训的员工。
根据本发明的进一步设计规定，确定出接合操作的相关的质量确定区域，其中，将过程监控减少到相关的质量确定区域。
优选地，规定包络线的质量确定区域，并且将过程监控减少到包络线的质量确定区域。
根据本发明的进一步设计规定，根据时间和/或根据行程来确定相关的质量确定区域。
优选地，在步骤c)中，检测力/行程曲线和/或力/时间曲线，特别是力/行程曲线和/或力/时间曲线的梯度。优选地，由力/行程曲线和/或力/时间曲线确定出梯度。由此确保识别出把铆钉错误地压入到两个待连接的工件中，因为这种错误的连接通常与急促的压入运动相关联。这种急促的压入运动可以在力/行程曲线中作为急剧上升或下降而被识别。
根据本发明的进一步设计规定，在步骤d)中，从多个接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口和另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口之间的差的某个阈值起，识别出在接合时的缺陷。
阈值特别地是指另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口之间的确定的差，高于该阈值则识别出在接合时的缺陷，而低于该阈值则未识别出在接合时的缺陷。可以根据要求来确定或规定阈值。
根据本发明的进一步设计规定，阈值通过与至少一个标准构件的比较来确定，和/或通过借助多个接合操作的学习来确定。
根据本发明的进一步设计规定，步骤a)和步骤b)中的参数，在压入冲头期间，在至少一个确定的时间和/或行程范围内被确定，优选在根据经验预料会有缺陷的至少一个时间和/或行程范围内来确定。
根据本发明的进一步设计规定，没有将梯度用于过程监控、特别是用于识别在接合时的缺陷，特别是没有将在压入铆钉期间的力的梯度用于过程监控。
根据本发明的进一步设计规定，在步骤a)和b)中检测的参数被不同地加权，用于确定绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口。
根据本发明的进一步设计规定，为了过程监控，采用至少一个另外的参数、特别是接合操作的力/行程曲线和/或力/时间曲线。
该目的还通过提供一种特别是根据上述实施例之一的具有控制器的装置来实现，该控制器设计用于执行根据本发明的方法，其中，该装置还具有带接合钳、冲头和顶头的冲压铆接装置，其中，可对冲头施加朝顶头方向的力F，从而可将铆钉压入布置在冲头和顶头之间的至少两个工件中，其中，该装置具有用于检测参数的传感器，和至少一个评估单元，用于确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口及其与至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程端窗口的比较。在此，对于所述装置，特别是产生了优点，这些优点已经结合在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时用于过程监控的所述方法介绍过。
附图说明
下面参照附图更详细地解释本发明。在此，唯一的附图以流程图的形式示意性地示出了在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时用于过程监控的方法的实施例。
具体实施方式
该图以流程图的形式示意性地示出了在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时用于过程监控的方法的实施例。在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时用于过程监控的方法中，所述至少两个工件布置在冲头和顶头之间，其中，设置在冲头和面向冲头的工件之间的铆钉通过冲头被压入到至少两个工件中，其方式为，对冲头施加朝顶头方向的力F。在这里，在步骤a)中，针对多个接合操作，在接合前分别检测接合钳的总厚度、铆钉长度和弯曲常数。在步骤b)中，针对多个接合操作，在接合期间和/或之后分别检测在确定力下的冲头行程、终端力、在终端力下的行程终端值、铆钉的设置行程和铆钉头终端位置。在步骤c)中，根据在步骤a)和步骤b)中检测的参数，确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口。在步骤d)中，把至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的在步骤c)中确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口相比较，其中，监测所述至少一个另外的接合操作，从而在接合时识别缺陷。
这确保了改进的质量监控。被错误地识别为有缺陷的构件的数量减少了。有利地，降低了成本，并且能实现更快的生产。
在本发明的一个设计中，确定接合操作的相关的质量确定区域，其中，过程监控被减少到相关的质量确定区域。
在本发明的另一设计中，相关的质量确定区域根据时间和/或根据行程来确定。
在本发明的另一设计中，在步骤d)中，从所述另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口之间的差的确定阈值起，识别出在接合时的缺陷。
在本发明的另一设计中，阈值通过与至少一个标准构件的比较和/或通过借助多个接合操作的学习来确定。
在本发明的另一设计中，在压入冲头期间在至少一个确定的时间和/或行程范围内确定在步骤a)和步骤b)中的参数，优选在根据经验预料会有缺陷的至少一个时间和/或行程范围内被确定。
在本发明的另一设计中，没有将梯度用于过程监控，特别是用于识别在接合时的缺陷。
在本发明的另一设计中，在步骤a)和b)中检测的参数被不同地加权，用于确定绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口。
在本发明的另一设计中，为了过程监控，采用至少一个另外的参数，特别是接合操作的力/行程曲线和/或力/时间曲线。
该方法特别是在具有控制器的装置中执行，该控制器被设计用于执行该方法。该装置具有带接合钳、冲头和顶头的冲压铆接装置，其中，可对冲头施加朝顶头方向的力F，从而可将铆钉压入布置在冲头和顶头之间的至少两个工件中，其中，该装置具有用于检测参数的传感器，和至少一个评估单元，用于确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口及其与至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程端窗口的比较。
Claims (10)
1.一种用于在通过具有接合钳的冲压铆接装置接合至少两个工件时的过程监控的方法，其中，所述至少两个工件布置在冲头和顶头之间，其中，布置在冲头和面向冲头的工件之间的铆钉通过冲头被压入到所述至少两个工件中，其方式为，对所述冲头施加朝所述顶头方向的力F，其特征在于，
a)针对多个接合操作，在接合前分别检测所述接合钳的总厚度、铆钉长度和弯曲常数；
b)针对多个接合操作，在接合期间和/或之后分别检测在确定力下的冲头行程、终端力、在终端力下的行程终端值、铆钉的设置行程和铆钉头终端位置；
c)根据在步骤a)和步骤b)中检测的参数，确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口；
d)把至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的在步骤c)中确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口相比较，其中，监测所述至少一个另外的接合操作，从而识别在接合时的缺陷。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定接合操作的相关的质量确定区域，其中，将所述过程监控减少到所述相关的质量确定区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据时间和/或根据行程来确定所述相关的质量确定区域。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，从另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口与多个接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口之间的差的确定阈值起，识别出在接合时的缺陷。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述阈值通过与至少一个标准构件的比较来确定，和/或通过借助多个接合操作的学习来确定。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在压入冲头期间在至少一个确定的时间和/或行程范围内确定、优选在根据经验预料会有缺陷的至少一个时间和/或行程范围内确定在步骤a)和步骤b)中的所述参数。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，没有将梯度用于过程监控，特别是用于识别出在接合时的缺陷。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)和b)中检测的参数被不同地加权，用于确定绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程结束窗口。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了过程监控，采用至少一个另外的参数、特别是接合操作的力/行程曲线和/或力/时间曲线。
10.一种具有控制器的装置，该控制器设计用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，该装置还具有带接合钳、冲头和顶头的冲压铆接装置，其中，能够对冲头施加朝顶头方向的力F，从而能够将铆钉压入布置在冲头和顶头之间的至少两个工件中，其中，该装置具有用于检测参数的传感器，和至少一个评估单元，用于确定多个接合操作的绝对的力/行程窗口和相对的力/行程结束窗口及其与至少一个另外的接合操作的所确定的绝对的力/行程窗口和/或相对的力/行程端窗口的比较。
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