DE102007033153A1 - Procedure for quality testing of a joint formed between plate or sheet metals and similar materials, comprises determining interlocking button thickness and comparing the determined button thickness with a measuring value - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Prüfen der Qualität einer Durchsetzfügeverbindung nach der Gattung des Hauptanspruchs und einer Werkzeugmaschine bzw. Messvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7 und 10.The The invention is based on a method for checking the quality of a Clinching connection according to the preamble of the main claim and a machine tool or Measuring device for implementation The method according to claims 7 and 10.
Bei der Verbindung von aufeinander liegenden Werkstücken, insbesondere dünnen Platten, Blechen, Plattenabschnitten odgl. durch Durchsetzfügen, nämlich durch Clinchen, Stanznieten, Clinchnieten odgl., entsteht ein sogenannter Fügepunkt, dessen nach dem Fertigungsvorgang entstehendes sogenanntes Restbodenmaß, nämlich die Dicke im Bereich des Bodens des Fügepunktes, ein Merkmal für die Qualität desselben darstellt. Der Fügepunkt wird durch die Werkzeugmaschine beim Durchsetzfügen mittels eines Stempels und einer Matrize hergestellt, wobei die Qualität des hergestellten Fügepunktes über eine geeignete Messvorrichtung, beispielsweise dem sogenannten X-Maßtaster, durch Feststellen der Bodendicke stichprobenartig ermittelt wird.at the connection of superimposed workpieces, in particular thin plates, sheets, Plate sections or the like by clinching, namely clinching, punching riveting, clinching The like, creates a so-called joint point, whose after the manufacturing process resulting so-called residual bottom dimension, namely the thickness in the area the bottom of the joining point, a feature for the quality represents the same. The joining point is by the machine tool during clinching by means of a punch and a die made, the quality of the joint point produced over a suitable measuring device, for example, the so-called X-scale, by Determining the soil thickness is determined randomly.
Beim Durchsetzfügen oder auch Clinchen ist dieses sogenannte Restbodenmaß die tatsächlich verbleibende Gesamtmaterialstärke innerhalb des Fügepunktes und muss deshalb in der Mitte des Fügepunktbodens gemessen werden. Beim Stanz- oder Clinchnieten hingegen muss für das Restbodenmaß zusätzlich die Höhe des verpressten Nietes berücksichtigt werden. In jedem Fall ist für das Restbodenmaß ein vorgegebener Soll-Bereich angestrebt, innerhalb dessen der gemessene Ist-Wert des Restbodenmaßes liegen soll.At the Clinching or clinching, this so-called residual bottom dimension is the actual remaining one Total thickness within the joining point and therefore has to be measured in the middle of the joint point bottom. For stamping or clinch riveting, on the other hand, for the residual bottom dimension, the Height of compressed rivet considered become. In any case, is for the residual soil measure desired target range within which the measured Actual value of the residual floor measure should lie.
Es
ist bekannt, die Qualität
des Fügepunktes durch
Messen der Presskraft am Ende des Fügevorgangs zu prüfen, indem
diese mit einem eingegebenen Soll-Wert vergleichen wird (
Bei
einem anderen bekannten Verfahren zur Überwachung des Fügeprozesses
beim Durchsetzfügen
(
Bei
einem anderen bekannten Verfahren zur Prüfung der Qualität eines
beim Durchsetzfügen
hergestellten Verbindungspunktes erfolgt mittels wenigstens einem
Wirbelstromsensor, durch den die gesamte formschlüssige Verbindung
des nach dem Durchsetzfügen
hergestellten Verbindungspunktes von einem Wirbelstromfeld durchsetzt
wird, wobei die mittels des Wirbelstromsensors erhaltenen Messsignale
zur Bestimmung des Verpressungsgrades der formschlüssigen Verbindung
herangezogen werden (
Bei
einem gattungsgemäßen bekannten
Verfahren zur Ermittlung des Restbodenmaßes (
Für eine unmittelbare Prüfung der Qualität des Verbindungspunktes über dessen Restbodendicke muss auch bei anderen bekannten Verfahren immer wieder die Fertigung unterbrochen und mittels eines sogenannten X-Maßtasters an einem fertigen Fügepunkt geprüft werden, ob der Ist-Wert des Restbodenmaßes innerhalb eines vorgegebenen Soll-Bereichs liegt. Diese Überprüfung muss in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen. Die Messqualität hängt allerdings sehr stark vom Bediener des Messtasters ab, da bereits eine kleine Exzentrizität bzw. Schrägstellung des Messtasters in Bezug zum Fügepunkt zu einem wesentlichen Fehler beim Messergebnis führen kann. Da die Fügepunkte an den produzierten Werkstücken manchmal nur schwer oder gar nicht zugänglich sind, ist diese Art der Qualitätssicherung risikoreich, aufwändig und umständlich. Eine angemessene Qualitätsprüfung wird jedenfalls auf diese Weise nicht erreicht.For an immediate exam the quality of the Connection point over its residual soil thickness must also in other known methods repeatedly interrupted the production and by means of a so-called X-Maßtasters at a finished joining point checked be whether the actual value of the residual soil measure within a given Target range is. This review must at regular intervals. The measurement quality depends, however very strongly from the operator of the probe, since already a small eccentricity or skew of the probe in relation to the joining point can lead to a significant error in the measurement result. Because the joining points on the produced workpieces sometimes difficult or impossible to access, is this type high-quality assurance, costly and awkward. An adequate quality check will certainly not achieved in this way.
Der Erfindung zugrundeliegende AufgabeThe invention is based task
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Qualitätsprüfung beim Durchsetzfügen oder auch Durchsetznieten zu erzielen, bei dem das Restbodenmaß nach Herstellung des Fügepunktes unmittelbar ermittelt und geprüft wird, um dadurch rechtzeitig Unregelmäßigkeiten bei der Produktion zu erkennen, bzw. weniger abhängig vom Prüfer oder Bediener zu sein.Of the Invention is the object of a method for quality testing Enforce or To achieve penetration rivets, in which the residual soil measure after production of the joining point immediately determined and tested in order to thereby timely irregularities in production to recognize or less dependent from the examiner or to be operator.
Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsüberprüfung einer im Durchsetzfügeverfahren hergestellten Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und den kennzeichnenden Merkmalen der Werkzeugmaschine nach Anspruch 7 bzw. Messvorrichtung nach Anspruch 10 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine weitgehende Unabhängigkeit vom Prüfer oder Bediener der Anlage besteht und dadurch Unregelmäßigkeiten bei der Herstellung der Fügepunkte rechtzeitig erkannt werden. Durch die Unabhängigkeit von Werkzeugmaschine und Messvorrichtung, aber gemeinsamem die Messdaten verarbeitenden Rechner, lässt sich das Prüfergebnis unmittelbar auf die Einstellung bzw. Kalibrierung der Werkzeugmaschine verwenden. Bei Überschreiten einer zugelassenen Soll-Wert-Spanne des Messergebnisses kann die Herstellung unterbrochen werden, aber es kann, vor allem in Ausgestaltung der Erfindung, eine Kalibrierung der Werkzeugmaschine in Bezug auf den Fertigungsfehler erfolgen, beispielsweise einer zu hohen Presskraft oder eines zu kurzen Hubes des Stempels odgl.The inventive method for the quality control of a produced by clinching Connection with the characterizing features of the main claim and the characterizing features of the machine tool according to claim 7 or measuring device according to claim 10 has the other hand Advantage that a substantial independence from the examiner or Operator of the plant is there and thereby irregularities in the production the joining points be recognized in time. Due to the independence of machine tool and measuring device, but common processing the measurement data Calculator, lets the test result directly on the setting or calibration of the machine tool use. When crossing an approved nominal value range of the measurement result, the Production can be interrupted, but it can, especially in design of the invention, a calibration of the machine tool with respect to made the manufacturing error, for example, a too high pressing force or too short a stroke of the stamp or the like.
Bei der Werkzeugmaschine kann es sich insbesondere um eine Clinchzange, Nietzange odgl. zur Herstellung der Durchsetzfügung eines ein Restbodenmaß aufweisenden Fügepunktes handeln. Die Messvorrichtung kann zur Messung des Restbodenmaßes eines mittels der Werkzeugmaschine, insbesondere einer Clinchzange, Nietzange odgl., hergestellten Fügepunktes eines Prüfmusters dienen, welches in seinem Bodenmaß entsprechend kalibriert sein sollte, wobei durch den Einsatz am Produktionsmittel einer Clinch- oder Nietvorrichtung als Werkzeugmaschine das kalibrierte Messmittel eine verbesserte Überwachung ergibt.at the machine tool can be, in particular, a clinching tongs, Rivet pliers or the like for the preparation of the Durchsetzfügung of a residual Bodenmaß having joining point act. The measuring device can be used to measure the residual bottom dimension of a by means of the machine tool, in particular a clinching pliers, riveting pliers or the like, manufactured joining point a test pattern serve, which must be calibrated according to its size should, by using the means of production of a clinching or riveting device As a machine tool, the calibrated measuring device provides improved monitoring results.
Durch die Erstellung des Prüfmusters unmittelbar durch die Werkzeugmaschine und deren Stempel und Matrize ergibt sich ein Fügepunkt mit einem bestimmten Restbodenmaß, das angestrebt ist. Bei der Prozessüberwachung mit Hilfe der Messvorrichtung, die laufend diesen vorgegebenen Fügepunkt erfasst und mit dem in der Werkzeugmaschine tatsächlich Hergestellten vergleicht, erfolgt eine entsprechende Prozessüberwachung. Da die Messvorrichtung äußerst genau arbeitet, ist entsprechend auch das am Prüfmuster nachgemessene Maß sehr genau, so dass beim Vergleich mit den hergestellten Fügepunkten Abweichungen sofort erfasst werden. Sobald eine Abweichung der beiden Werte voneinander durch den Rechner festgestellt wird, kann, gemäß Ausgestaltung der Erfindung, auch die Werkzeugmaschine nachkalibriert werden.By the creation of the test pattern directly through the machine tool and its punch and die this results in a joint point with a certain residual floor dimension that is sought. In the process monitoring with the help of the measuring device, which continuously detects this predetermined joining point and compared with what is actually produced in the machine tool, a corresponding process monitoring takes place. Because the measuring device extremely accurate the measurement measured on the test sample is also very accurate, so that when comparing with the produced joining points deviations immediately be recorded. Once a deviation of the two values from each other determined by the computer can, according to embodiment of the invention, also the machine tool be recalibrated.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden in dem Messvergleich Fehler berücksichtigt, die durch kraftabhängige Änderungen des zwischen Stempel und Matrize nach dem Durchsetzfügen bestehenden und das Restbodenmaß bestimmenden Abstands berücksichtigt werden, wie sie bei Werkzeugmaschinen mit einseitig offenem Gehäuse, wie beispielsweise Clinchzangen oder Nietzangen, entstehen können und was automatisch über den die Messwerte verarbeitenden Rechner an der Werkzeugmaschine zu einer Korrektur oder Kalibrierung für die Fertigung führen kann. Hierbei geht es vor allem um eine von der Betätigungskraft an der Werkzeugmaschine abhängigen Veränderung im Abstand zwischen Stempel und Matrize, dem X-Abstand, der sich in Folge des einseitig offenen Gehäuses durch dessen federndes Nachgeben bei der Fertigung ergibt.To An advantageous embodiment of the invention are in the measurement comparison Considered errors by force-dependent changes of the between punch and die after the clinching existing and determines the Restbodenmaßenden Distance considered as they are in machine tools with unilaterally open housing, such as For example clinching pliers or rivet pliers, can arise and what about the automatically the measured values processing computer to the machine tool a correction or calibration can lead to the production. This is mainly about one of the operating force on the machine tool dependent change at the distance between the punch and die, the X-distance, which is as a result of the housing open on one side by its resilient Yielding during production results.
Die Messvorrichtung arbeitet erfindungsgemäß mit einem Messgeber, dessen dem Fügepunkt zugewandtes Ende zentrisch zur Fügepunktmitte ausgerichtet ist, um einen genauen Wert zu ermitteln, wobei der Messgeber axial verschiebbar in einem zur Vermeidung von Aufbiegefehlern dienenden Rahmen angeordnet ist.The Measuring device operates according to the invention with a transducer whose facing the joining point Centered centrically to the center of the joining point is to determine an accurate value, with the encoder axially slidable in a serving to avoid Aufbiegefehlern Frame is arranged.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Aufbiegung bzw. die Veränderung am Rahmen der Werkzeugmaschine, was zu einer X-Maß Änderung führt und über einen Dehnungssensor gemessen werden kann. Der besondere Vorteil der Verarbeitung der einzelnen Messwerte aus Gehäuseaufbiegung der Werkzeugmaschine, Restbodenmaßerfassung des Produkts sowie des Prüfmusters und mit Verarbeitung dieser Messergebnisse im Rechner, wird eine ausbaufähige Prüfung beim Durchsetzfügen vorgeschlagen, mit der vor allem eine automatische Kalibrierung während der Produktion möglich ist.To an additional one advantageous embodiment of the invention, the bending takes place or the change on the frame of the machine tool, resulting in an X-measure change leads and via a strain sensor can be measured. The special advantage of processing the individual measured values from housing bending of the machine tool, remaining ground measurement of the product as well the test pattern and with processing of these results in the computer, a expandable test at Clinching especially with automatic calibration while production possible is.
Vorteilhafterweise erfolgt durch den Einsatz eines von der Werkzeugmaschine hergestellten Prüfmusters sowie laufendes Vermessen desselben und dessen Vergleich zum laufend hergestellten Produkt an Fügepunkten eine unmittelbare Qualitätsprüfung statt einer mittelbaren Ermittlung des Restbodenmaßes. Hierbei ist es natürlich auch möglich, derartige Messvergleiche in Anpassung an die Produktion in regelmäßigen Intervallen vorzunehmen.advantageously, is done by the use of a manufactured by the machine tool test specimen as well as continuous measurement of the same and its comparison to ongoing manufactured product at joining points An immediate quality inspection takes place an indirect determination of the residual soil measure. Of course it is possible, such measurement comparisons in adaptation to production at regular intervals make.
Durch die Erstellung des Prüfmusters unmittelbar von der Werkzeugmaschine und den Werkzeugen (Stempel und Matrize) ergibt sich dabei ein Fügepunkt mit einem angestrebeten bestimmten Restbodenmaß, welches bei der Prozessüberwachung laufend erfasst wird. Über die Messvorrichtung mit ihren äußerst genau arbeitenden Messgebern wird dieses Maß an dem Prüfmuster gemessen und mit dem in der Prozessüberwachung der hergestellten Fügepunkte angezeigten Werte verglichen. Bei einer Abweichung der beiden Werte voneinander kann über die Prozessüberwachung die Werkzeugmaschine für die Herstellung der Fügepunkte auf den nachgemessenen Wert kalibriert werden.By creating the test pattern unmit Directly from the machine tool and the tools (punch and die), this results in a joint point with a desired residual bottom dimension which is continuously recorded during process monitoring. This measurement is measured on the test sample and compared with the values displayed in the process monitoring of the produced joining points via the measuring device with its extremely accurate measuring sensors. If the two values deviate from one another, the process control can be used to calibrate the machine tool for the production of the joining points to the measured value.
Die erfindungsgemäße Messvorrichtung weist auch zusätzliche Vorteile auf, wie beispielsweise, aufgrund der reproduzierbaren Messergebnisse, eine Kalibrierung der Werkzeugmaschine ermöglichen, wie sie weiter unten beschrieben ist. Natürlich muss auch die Messvorrichtung selbst regelmäßig mit Messnormalien wie beispielsweise Endmaßen kalibriert werden.The has measuring device according to the invention also additional Advantages on, such as, due to the reproducible Measurement results, allow a calibration of the machine tool, as described below. Of course, the measuring device also has to even regularly with Calibration standards such as gauge blocks are calibrated.
Vergleicht man die Streubreite der Messungen der Restbodenstärke von heute üblichen händischen Messungen mit der Streubreite der o.a. automatisierten (in situ) Messungen, erkennt man typischerweise eine deutliche Verringerung. Dies bewirkt folgenden Vorteil: Aus Sicht der Fügetechnologie kann für jeden Fügepunkt ein Bereich für die Restbodendicke festgelegt werden, innerhalb dessen die Fügung als qualitativ gut bezeichnet werden kann. Der effektiv nutzbare Bereich ist dabei umso größer, je kleiner die Streubreite der Messmittel ist. D.h. die nutzbare Prozessbreite kann durch den Einsatz der o.a. der Messabläufe erhöht werden.comparing one the spread of the measurements of the residual soil strength of usual today manual Measurements with the spread of o.a. automated (in situ) Measurements, you can typically see a significant reduction. This has the following advantage: From the point of view of joining technology, it is possible for everyone joining point an area for the remaining floor thickness is set, within which the addition as good quality can be called. The effective usable range is the bigger, ever smaller is the spread of the measuring means. That the usable process width can through the use of o.a. the measuring procedures are increased.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further Advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description, the drawing and the claims.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Messvorrichtung im Einzelnen beschrieben.In the drawing is an embodiment of Measuring device described in detail.
Es zeigen:It demonstrate:
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In
Die
Erfindungsgemäß wird die
erfindungsgemäße Messvorrichtung
auch zur Kalibrierung einer Fertigungswerkzeugmaschine, hier in
Für ein Zusammenwirken
der Messvorrichtung mit der in
Für
die Kalibrierung der Zange können
Blechzuschnitte mit definiertem geometrischen Abmessungen in die
Zangenöffnung
gehalten und gefügt
werden. Der in der zugehörigen
Prozessüberwachung angezeigte
Wert für
die Restbodendicke wird festgehalten. Anschließend werden dann die gefügten Bleche
als Prüfmuster
in die beschriebene Messvorrichtung gelegt und die Restbodendicke
präzise
ausgemessen. Die beiden Werte für
die Restbodendicke werden verglichen und über die Prozessüberwachung
wird die Werkzeugmaschine neu kalibriert. Der Differenzbetrag zur
vorangegangenen Kalibrierung wie auch zur ursprünglichen Kalibrierung kann
festgehalten und mit einem Soll-Wert verglichen werden, um eine
frühzeitige
Erfassung von Unregelmäßigkeiten
zu erfahren. Hierbei muss vor allem auch berücksichtigt werden, dass sich
ein Bügel
For the calibration of the pliers, blanks of defined geometrical dimensions can be held and joined in the pliers opening. The residual floor thickness value displayed in the associated process monitoring is recorded. Subsequently, the joined sheets are placed as a test pattern in the described measuring device and the residual soil thickness precisely measure up. The two values for the residual floor thickness are compared and the machine tool is recalibrated via process monitoring. The difference to the previous calibration as well as to the original calibration can be recorded and compared with a target value to detect an early detection of irregularities. Here, above all, it must also be taken into account that a bracket
Solange
dieser Anschlag oder das Werkzeug nicht verändert wird, werden Schwankungen
im X-Maß grundsätzlich durch
Schwankungen der Bügelaufbiegung
hervorgerufen. Diese wiederum werden über den Dehnungssensor
Wie
in
Durch
die Grundkalibrierung wird somit die Steigung der Geraden
Anhand
der gemessenen Aufbiegung und des mit der Messvorrichtung bestimmten
X-Maßes wird
die Gerade
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the drawing Features can both individually and in any combination with each other invention essential be.
- 11
- Rahmenframe
- 22
- GriffenGriffen
- 33
- Messvorrichtungmeasuring device
- 44
- Auflageteilsupporting part
- 55
- Führungsachseguide axis
- 66
- Federfeather
- 77
- Spannteiltensioning part
- 88th
- Prüfmustersamples
- 99
- Spannteiltensioning part
- 1010
- Federfeather
- 1111
- MessgeberTransducers
- 1212
- MessspitzeProbe
- 1313
- Messeinrichtungmeasuring device
- 1414
- Bügelhanger
- 1515
- Zangetongs
- 1616
- Dehnungssensorstrain sensor
- 1717
- Stempelstamp
- 1818
- Matrizedie
- 1919
- Clinchprozessclinch process
- 2020
- Clinchprozessclinch process
- 2121
- GeradeJust
Claims (12)
Priority Applications (1)
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DE102007033153A DE102007033153A1 (en) | 2006-07-13 | 2007-07-13 | Procedure for quality testing of a joint formed between plate or sheet metals and similar materials, comprises determining interlocking button thickness and comparing the determined button thickness with a measuring value |
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DE102006033392.6 | 2006-07-13 | ||
DE102006033392 | 2006-07-13 | ||
DE102007033153A DE102007033153A1 (en) | 2006-07-13 | 2007-07-13 | Procedure for quality testing of a joint formed between plate or sheet metals and similar materials, comprises determining interlocking button thickness and comparing the determined button thickness with a measuring value |
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Publication Number | Publication Date |
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- 2007-07-13 DE DE102007033153A patent/DE102007033153A1/en not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |