DE102010006403A1 - Method for monitoring high-speed adding process by force sensor, involves driving nail with high velocity into components for connecting two components by driver piston of stud driver - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Hochgeschwindigkeits-Fügeprozesses zum Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels eines Nagels gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring a high-speed joining process for connecting at least two components by means of a nail according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method according to the invention.
Aus der
Da in den Anwendungsbereichen, insbesondere in der Automobilindustrie die Qualität und Festigkeit solcher Fügeverbindungen von großer Bedeutung ist, besteht die Notwendigkeit, solche Prozesse zu überwachen, um eine hohe Verbindungsqualität sicherstellen zu können.Since in the application areas, in particular in the automotive industry, the quality and strength of such joints is of great importance, there is a need to monitor such processes in order to ensure a high quality of connection can.
So ist ein gattungsbildendes Verfahren aus der
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens liegt einerseits darin, dass der zu fügenden Bereich entgegen der Richtung der Setzkraft zur Platzierung des Kraftsensors zugänglich sein muss und andererseits in dem komplizierten Aufbau der den Kraftsensor aufweisende Abstützung. Zudem wird nicht direkt die Setzkraft, sondern nur die von den Bauteilen hervorgerufene Reaktionskraft gemessen. Ein solches Verfahren führt zu ungenauen Ergebnissen und ist daher für eine Serienfertigung nicht geeignet.The disadvantage of this known method is, on the one hand, that the region to be joined must be accessible against the direction of the setting force for the placement of the force sensor and, on the other hand, in the complicated structure of the support having the force sensor. In addition, not directly the setting force, but only the reaction force caused by the components is measured. Such a method leads to inaccurate results and is therefore not suitable for mass production.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, das gattungsbildende Verfahren derart weiterzubilden, dass die Überwachung des Hochgeschwindgkeits-Fügeprozesseses in einfacher Weise durchführbar ist, ohne die genannten Nachteile aufzuweisen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens anzugeben.The object of the invention is therefore to develop the generic method such that the monitoring of the high-speed joining process can be carried out in a simple manner, without having the disadvantages mentioned. It is another object of the invention to provide a device for carrying out the method according to the invention.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The first object is achieved by a method having the features of patent claim 1.
Bei einem solchen Verfahren zum Überwachen eines Hochgeschwindigkeits-Fügeprozesses zum Verbinden mindestens zweier Bauteile mittels eines Nagels, der mit hoher Geschwindigkeit mit Hilfe eines Treiberkolbens eines Bolzensetzgerätes in die Bauteile eingetrieben wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zur Detektion der auf den Nagel wirkenden Setzkraft der Treiberkolben beim Auftreffen des Nagels auf das dem Bolzensetzgerät zugewandte Bauteil den Kraftsensor derart mit der zu messenden Kraft mechanisch beaufschlagt, dass während des Eintreibens des Nagels die auf ihn ausgeübte Setzkraft durch den Kraftsensor erfasst wirdIn such a method for monitoring a high-speed joining process for connecting at least two components by means of a nail, which is driven at high speed with the aid of a driver piston of a bolt gun in the components, it is provided according to the invention that for detecting the force acting on the nail setting force of Driver piston when the nail strikes the component facing the bolt setting device so mechanically applied to the force sensor with the force to be measured that during the driving of the nail, the setting force exerted on it is detected by the force sensor
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann beim Hochgeschwindigkeitsfügen der Fügeprozess derart überwacht werden, dass ein Rückschluss auf die Fügekraft und damit auch auf die Belastung der Fügestelle ermöglicht wird. Die Aussagekraft über die Qualität der Fügestelle ist sehr hoch, da direkt die Fügekraft ermittelt wird, die zum Eintreiben des Nagels aufgewendet wird und daher besonders für den Einsatz in einem Serienprozess geeignet ist.With this method according to the invention, the joining process can be monitored during high-speed joining in such a way that it is possible to draw conclusions about the joining force and thus also the load on the joint. The significance of the quality of the joint is very high, because the joining force is determined directly, which is used for driving in the nail and is therefore particularly suitable for use in a series process.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Treiberkolben mittels eines Treiberkolbenkopfes in einer Treiberkolbenführung geführt, wobei der Kraftsensor von dem Treiberkolbenkopf beim Auftreffen des Treiberkolbens auf den Nagel mechanisch beaufschlagt wird. Vorzugsweise ist der Kraftsensor in der Treiberkolbenführung mündungsseitig derart angeordnet, dass der Treiberkolbenkopf im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Auftreffen des Treiberkolbens auf den Nagel auch auf den Kraftsensor auftrifft. Alternativ kann der Kraftsensor derart mit dem Treiberkolbenkopf verbunden ist, dass im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Auftreffen des Treiberkolbens auf den Nagel der Kraftsensor auf eine mündungsseitige Stirnwand der Treiberkolbenführung auftrifft.In an advantageous embodiment of the invention, the driver piston is guided by means of a driver piston head in a driver piston guide, wherein the force sensor is mechanically acted upon by the driver piston head upon impact of the driver piston on the nail. The force sensor is preferably arranged in the driver piston guide on the outlet side such that the driver piston head also impinges on the force sensor substantially simultaneously with the impact of the driver piston on the nail. Alternatively, the force sensor may be connected to the driver piston head such that the force sensor impinges on a mouth-side end wall of the driver piston guide substantially simultaneously with the impact of the driver piston on the nail.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, wenn der Kraftsensor als Druckmessdose ausgebildet ist. It is particularly advantageous according to a development of the invention, when the force sensor is designed as a pressure cell.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden mittels des Kraftsensors Kraftmesswerte in Abhängigkeit der Zeit oder des von dem Treiberkolben zurückgelegten Weges erfasst.According to one embodiment of the invention, force readings are detected by means of the force sensor as a function of time or of the travel traveled by the driver piston.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.The second-mentioned object is achieved by a device having the features of
Hiernach wird ein Bolzensetzgerät vorgeschlagen, das einen von einer Treiberkolbenführung geführten Treiberkolben zum Eintreiben eines Nagels und einen Kraftsensor umfasst. Ferner umfasst der Treiberkolben einen Treiberkolbenschaft und einen Treiberkolbenkopf, wobei der Kraftsensor derart in der Treiberkolbenführung angeordnet ist, dass beim Auftreffen des Treiberkolbens auf den Nagel der Kraftsensor mechanisch beaufschlagt wird.Hereinafter, a bolt setting apparatus is proposed which comprises a driver piston guided by a driver piston guide for driving a nail and a force sensor. Further, the driver piston comprises a driver piston shaft and a driver piston head, wherein the force sensor is arranged in the driver piston guide, that upon impact of the driver piston on the nail of the force sensor is mechanically applied.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Kraftsensor in der Treiberkolbenführung derart angeordnet, dass beim Auftreffen des Treiberkolbens auf den Nagel der Kraftsensor zwischen dem Treiberkolbenkopf und einer mündungsseitigen Stirnfläche der Treiberkolbenführung liegt. Dabei ist vorzugsweise der Kraftsensor mit der mündungsseitigen Stirnfläche der Treiberkolbenführung verbunden. Alternativ kann der Kraftsensor auch mit dem Treiberkolbenkopf verbunden werden, so dass sich der Treiberkolbenkopf zusammen mit dem Drucksensor auf die mündungsseitige Stirnfläche der Treiberkolbenführung zubewegt.According to one embodiment of the invention, the force sensor is arranged in the driver piston guide such that upon impact of the driver piston on the nail of the force sensor between the driver piston head and a mouth-side end surface of the driver piston guide. In this case, the force sensor is preferably connected to the mouth-side end face of the driver piston guide. Alternatively, the force sensor can also be connected to the driver piston head, so that the driver piston head, together with the pressure sensor, moves toward the mouth-side end face of the driver piston guide.
Schließlich wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, den Kraftsensor als Druckmessdose auszubilden.Finally, it is proposed according to a development of the invention to form the force sensor as a pressure cell.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described in detail by means of an embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:
Das in den
Dieses Bolzensetzgerät
Ferner umfasst das Bolzensetzgerät
Im nächsten Prozessschritt gemäß
Dabei kann die Aufzeichnung dieser während des Setzvorganges zu detektierenden Setzkraft FS entweder in Abhängigkeit der Zeit t oder in Abhängigkeit des von dem Treiberkolben
Im weiteren Verlauf des Eintreibvorgangs treibt der auf dem Nagelkopf des Nagels
So kann bspw. mittels eines vorgegebenen Toleranzfensters, das in dem Diagramm nach
Der Kurvenverlauf der Setzkraft FS in Abhängigkeit der Zeit oder des Weges gibt Aufschluss über den Fügeprozess. Insbesondere liefert die Fügekraft eine Aussage über die Höhe der Belastung der Fügestelle bzw. des Fügebereichs
Dieses Mess- und Aufzeichnungsverfahren kann auch im Rahmen einer Serienfertigung als Prozessüberwachung automatisiert werden.This measurement and recording method can also be automated in the context of series production as process monitoring.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bauteilcomponent
- 22
- Bauteilcomponent
- 33
- Nagel, SetzbolzenNail, setting bolt
- 44
- BolzensetzgerätStud gun
- 55
- Treiberkolbendrivers piston
- 66
- Kraftsensor, DurckmessdoseForce sensor, pressure cell
- 77
-
Treiberkolbenkopf des Treiberkolbens
5 Driver piston head of thedriver piston 5 - 88th
- TreiberkolbenführungDrivers piston guide
- 99
-
mündungsseitige Stirnwand der Treiberkolbenführung
8 Mouth-side end wall of the driver piston guide8th - 1010
- TreiberkolbenschaftDrivers piston shaft
- 1111
- Gehäusecasing
- 1212
- KolbenschaftführungPiston shaft guide
- 1313
-
Mundstück an der Kolbenschaftführung
12 Mouthpiece on the piston stemguide 12 - 1414
-
Fügebereich der beiden Bauteile
1 und2 Joining area of the twocomponents 1 and2 - 1515
-
Materialaufwurf auf der Rückseite des Bauteils
2 Material aufwurf on the back of thecomponent 2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006002238 A1 [0002] DE 102006002238 A1 [0002]
- DE 102006002237 A1 [0004] DE 102006002237 A1 [0004]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20110812 |