DE102012216838A1

DE102012216838A1 - Nietsetzgerät und Verfahren zur Feststellung der Schiefstellung eines Nietsetzgerätes beim Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück

Info

Publication number: DE102012216838A1
Application number: DE201210216838
Authority: DE
Inventors: Konrad Schimming; Franz Mayer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nietsetzgerät (1) zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück, aufweisend eine Andrückhülse (2) zur Aufnahme eines Nietes, eine Nietsetzvorrichtung (14) zum Ziehen des Nietes, einen Antrieb (15) zum Betätigen der Nietsetzvorrichtung sowie eine Steuereinheit (7) zum Steuern des Setzvorgangs, wobei das Nietsetzgerät (1) wenigstens einen Kraftsensor (4, 5) zur Ermittlung der Druckkräfte auf die Andrückhülse (2) des Nietsetzgerätes (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feststellung der Schiefstellung eines derartigen Nietsetzgerätes (1) beim Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nietsetzgerät zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück, aufweisend ein Mundstück zur Aufnahme eines Nietes und zur Anlage an das Werkstück, eine Nietsetzvorrichtung zum Ziehen des Nietes, einen Antrieb zum Betätigen der Nietsetzvorrichtung sowie eine Steuereinheit zum Steuern des Setzvorgangs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Feststellung der Schiefstellung eines Nietsetzgerätes beim Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück.
Nietsetzgeräte zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück sind allgemein bekannt. Diese Nietsetzgeräte weisen in der Regel ein Mundstück zur Aufnahme eines Nietes, insbesondere eines Nietdorns eines Nietes, auf. Ferner weisen derartige Nietsetzgeräte eine Andrückvorrichtung zum Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens ein Werkstück auf. Ein Nietsetzgerät mit einer Andrückvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2007 059 422 A1 bekannt. Die bekannten Nietsetzgeräte weisen eine mechanische Andrückvorrichtung auf. Diese mechanische Andrückvorrichtung arbeitet mit Andrückfedern. Erst nach einer Überwindung der Kraft der Andrückfedern wird bei diesen Nietsetzgeräten der Setzvorgang des Nietes ausgelöst. Ferner sind Nietsetzgeräte mit einer Kraftmesseinrichtung in der Nietsetzvorrichtung, das heißt in dem Zugmechanismus, des Nietsetzgerätes bekannt. Eine Kraftmesseinrichtung, die Dehnungsmessstreifen aufweisen kann, stellt sicher, dass das Nietsetzgerät mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet, um den Nietdorn zu ziehen. Eine Kraftmesseinrichtung in einem Nietsetzgerät zur Kontrolle der Zugkraft des Zugmechanismus ist beispielsweise aus der EP 0 454 890 A1 bekannt.
Problematisch bei derartigen Nietsetzgeräten ist jedoch, dass eine Schiefstellung des Nietsetzgerätes beim Setzvorgang des Nietes erst dann festgestellt werden kann, wenn der Niet bereits gesetzt ist. Das heißt, eine Schiefstellung des Nietsetzgerätes im Verarbeitungsprozess kann erst nach dem Setzen des Nietes in dem Werkstück ausgewertet werden. Das Entfernen eines fehlerhaft gesetzten Nietes ist jedoch aufwendig und erfordert Zeit. Durch die mechanischen Komponenten, wie die Andrückfedern, weisen mechanische Andrückvorrichtungen ein relativ hohes Gewicht auf. Die mechanischen Komponenten unterliegen ferner einem gewissen Verschleiß.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nietsetzgerät und ein Verfahren zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück zur Verfügung zu stellen, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nietsetzgerät und ein Verfahren zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück zur Verfügung zu stellen, welche ein fehlerhaftes Setzen des Nietes bereits vor dem eigentlichen Setzvorgang des Nietes, das heißt beim Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück, feststellen.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Nietsetzgerät gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Nietsetzgerät beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Die voranstehende Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Nietsetzgerät zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück, aufweisend ein Mundstück zur Aufnahme eines Nietes und zur Anlage an das Werkstück eine Nietsetzvorrichtung zum Ziehen des Nietes, einen Antrieb zum Betätigen der Nietsetzvorrichtung sowie eine Steuereinheit zum Steuern des Setzvorgangs. Das Nietsetzgerät ist dadurch gekennzeichnet, dass dieses wenigstens einen Kraftsensor zur Ermittlung der Druckkräfte auf das Nietsetzgerät, insbesondere auf die Andrückhülse des Nietsetzgerätes, während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens ein Werkstück aufweist. Ein derartiges Nietsetzgerät ermöglicht ein fehlerfreies beziehungsweise annähernd fehlerfreies Setzen eines Nietes. Der wenigstens eine Kraftsensor des Nietsetzgerätes kann während des Andrückens des Nietsetzgerätes an ein Werkstück die auf die Andrückhülse wirkenden Druckkräfte messen. Über diese gemessenen Druckkräfte kann der Nutzer des Nietsetzgerätes ein Feedback erhalten über das Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück. Das heißt, die Druckkräfte, die auf die Andrückhülse des Nietsetzgerätes während des Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück wirken, stellen ein Maß für das korrekte beziehungsweise fehlerhafte Andrücken des Nietsetzgerätes dar. Die Andrückhülse kann als Mundstück ausgebildet sein.
So können beispielsweise die ermittelten Druckkräfte über eine Kommunikationsschnittstelle des Nietsetzgerätes an eine externe Rechnereinheit beziehungsweise Anzeigeeinrichtung gesendet werden, die dem Nutzer die Druckkräfte anzeigt. Hieraus kann der Nutzer unmittelbar erkennen, ob das Nietsetzgerät in korrekter Weise, das heißt mit einer ausreichend hohen Anpresskraft, an das wenigstens eine Werkstück angesetzt wurde. Diese Information ermöglicht es dem Nutzer des Nietsetzgerätes den Nietsetzvorgang abzubrechen bevor der Niet durch die Nietsetzvorrichtung des Nietsetzgerätes gezogen wird. Hierdurch wird vermieden, dass ein Niet fehlerhaft in das wenigstens eine Werkstück gesetzt wird. Dies spart Kosten und Zeit, da kein fehlerhaft gesetzter Niet aus dem wenigstens einen Werkstück entfernt werden muss.
Insbesondere erhält der Nutzer des Nietsetzgerätes durch die Ermittlung der Druckkräfte auf die Andrückhülse des Nietsetzgerätes automatisch eine Rückmeldung während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück.
Ein weiterer Vorteil eines derartigen Nietsetzgerätes ist, dass die ansonsten erforderliche mechanische Andrückeinrichtung entfällt. Ein Auslösemechanismus des Nietsetzgerätes kann an die Druckkräfte gekoppelt werden, so dass bei dem Vorhandensein von bestimmten Druckkräften ein Setzvorgang des Nietes ausgelöst wird, bei Nichtvorhandensein von bestimmten Druckkräften der Setzvorgang des Nietes nicht ausgelöst wird. Das heißt, bei Erreichen beziehungsweise Überschreiten eines Sollanpressdrucks kann der Setzvorgang erst ausgelöst werden. Durch den Entfall der mechanischen Andrückvorrichtung, insbesondere von Andrückfehlern, kann das Nietsetzgerät mit einem geringeren Gewicht ausgestattet werden. Ferner erfolgt kein Verschleiß, da die mechanische Andrückvorrichtung wegfällt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Nietsetzgerät vorgesehen sein, dass das Nietsetzgerät eine Feststelleinrichtung, auch als Andrückerfassungseinheit bezeichnet, zur Feststellung der Schiefstellung des Nietsetzgerätes anhand der von dem wenigstens einen Kraftsensor gemessenen Druckkräfte aufweist. Das heißt, die Feststelleinrichtung kann geräteintern vorgesehen sein. Die von dem wenigstens einen Kraftsensor ermittelten Druckkräfte während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück werden an die Feststelleinrichtung weitergeleitet, die diese Druckkräfte auswerten kann. Hierdurch erhält das Nietsetzgerät unmittelbar eine Information, ob das Nietsetzgerät schief oder richtig an das wenigstens eine Werkstück angesetzt wird. Die Feststelleinrichtung ist vorzugsweise mit der Steuereinheit des Nietsetzgerätes verbunden, so dass bei Feststellung einer Schiefstellung des Nietsetzgerätes die Steuereinheit keinen Setzvorgang des Nietes auslöst. Lediglich wenn die Feststelleinrichtung feststellt, dass das Nietsetzgerät richtig an das wenigstens eine Werkstück angesetzt ist, erfolgt eine Freigabe des Setzvorgangs durch die Steuereinheit des Nietsetzgerätes. Durch ein derartig ausgebildetes Nietsetzgerät kann eine Schiefstellung im Verarbeitungsprozess noch vor dem Setzen des Nietelementes festgestellt werden und somit kann eine erhebliche Verbesserung des Nietprozesses beziehungsweise der Nietverbindungen erfolgen.
Es ist denkbar, dass ein erfindungsgemäßes Nietsetzgerät einen Kraftsensor zur Ermittlung der Druckkräfte auf die Andrückhülse des Nietsetzgerätes während des Andrückens des Nietsetzgerätes an wenigstens ein Werkstück aufweist. Der Kraftsensor kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass er Längskräfte, die auf die Andrückhülse wirken, ermittelt. Bevorzugt ist ein Nietsetzgerät, das wenigstens zwei Kraftsensoren aufweist. Vorzugsweise ist einer der Kraftsensoren zur Ermittlung von Druckkräften in Längsrichtung ausgebildet, während ein anderer Kraftsensor zur Ermittlung von Druckkräften in Querrichtung ausgebildet ist. Im Sinne der Erfindung bedeutet Längsrichtung die Richtung, in die das Nietsetzgerät bewegt wird, wenn es in richtiger Art und Weise an das wenigstens einer Werkstück hingeführt wird.
Der wenigstens eine Kraftsensor des Nietsetzgerätes kann verschiedenartig ausgebildet sein. Bevorzugt ist ein Nietsetzgerät, bei dem der wenigstens eine Kraftsensor zumindest einen Dehnungsmessstreifen oder zumindest ein Piezo-Element aufweist. Dehnungsmessstreifen sind flächige Messwertaufnehmer aus einem elektrischen Leiter, dessen Widerstand sich proportional zur Ausdehnung ändert. Der Dehnungsmessstreifen ist derart mit einem sogenannten Träger verbunden, dass er dessen mechanischer Verformung folgt. Vorzugsweise ist der wenigstens eine Dehnungsmessstreifen mit der Andrückhülse verbunden, um die mechanische Verformung der Andrückhülse während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück zu messen. Das heißt, der elektrische Widerstand des Leiters des Dehnungsmessstreifens ändert sich mit der Dehnung des Messobjektes, die von der Höhe der angreifenden Druckkräfte abhängt. Der zumindest eine Dehnungsmessstreifen kann als piezoresistiver Halbleiter-Dehnungsmessstreifen oder als Metallfolien-Dehnungsmessstreifen ausgebildet sein.
Ist der wenigstens eine Kraftsensor als Piezo-Element ausgebildet, wird zur Ermittlung der Druckkräfte ein piezoelektrischer Effekt von dielektrischen Werkstoffen ausgenutzt. Das heißt, wenn die Andrückhülse des Nietsetzgerätes durch Einwirkung einer Druckkraft eine mechanische Spannung erfährt, werden elektrische Ladungen getrennt, die als elektrische Spannung abgegriffen werden können.
Derartige Kraftsensoren weisen vorteilhafterweise eine kleine Bauform auf. Ferner sind derartige Kraftsensoren mechanisch sehr robust und sind sehr langzeitstabil. Ferner verfügen derartige Kraftsensoren über einen großen linearen Messbereich und ermöglichen eine relativ einfache Signalauswertung.
Alternativ zu einem Nietsetzgerät, dessen Kraftsensor als Dehnungsmessstreifen oder als Piezo-Element ausgebildet ist, ist ein Nietsetzgerät vorteilhaft, bei dem der wenigstens eine Kraftsensor eine Kraftmessfolie aufweist, die ein flexibles Trägermaterial aufweist, an dem eine Vielzahl von Sensoren angeordnet sind. Die Funktion der Vielzahl von Sensoren auf dem flexiblen Trägermaterial beruht auf einer Änderung der elektrischen Eigenschaften eines Halbleitermaterials unter mechanischen Druck. Das heißt, die Kraftmessfolie kann beispielsweise mit einem Halbleitermaterial, wie beispielsweise Halbleiterpolymertinte, bedruckt sein, oder enthält eine Zwischenschicht aus piezokeramischem Material. Die Sensoren der Kraftmessfolie sind vorzugsweise in einer speziellen Matrix angeordnet. Hierdurch können sowohl die Druckkräfte als auch die Koordinaten des Andruckortes ermittelt werden. Eine Kraftmessfolie kann problemlos mit weit über 100 Sensoren bestückt sein. Ein Vorteil derartiger Kraftmessfolien ist die einfache Erfassung von Kraftverteilungen beziehungsweise Druckverteilungen und ihr unkomplizierter, kostengünstiger Aufbau. Insbesondere können durch eine Kraftmessfolie Druckkräfte in Längsrichtung auf einer beaufschlagten Fläche ermittelt werden.
Bevorzugt kann bei einem Nietsetzgerät vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Kraftsensor mit der Steuereinheit des Nietsetzgerätes verbunden ist und dass die Steuereinheit in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kraftsensor ermittelten Druckkräfte den Setzvorgang des Nietes auslöst. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Setzvorgang des Nietes durch die Nietsetzvorrichtung nur dann ausgelöst wird, wenn das Nietsetzgerät korrekt an das wenigstens eine Werkstück angesetzt wird, um den Nietvorgang durchzuführen. Bevorzugt weist die Feststelleinrichtung oder die Steuereinheit beziehungsweise Elektronik des Nietsetzgerätes, insbesondere der Nietsetzvorrichtung, einen Speicher auf, in dem Schwellwerte für die Druckkräfte gespeichert sind, wobei die Feststelleinrichtung beziehungsweise die Steuereinheit/Elektronik des Nietsetzgerätes dazu ausgebildet ist, anhand eines Vergleichs der ermittelten Druckkräfte mit den gespeicherten Schwellwerten festzustellen, ob das Nietsetzgerät während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück richtig oder falsch angedrückt wird. Das heißt, in dem Speicher sind bestimmte Schwellwerte für zu messende Druckkräfte gespeichert. Wird durch die Feststelleinrichtung beziehungsweise die Steuereinheit/Elektronik des Nietsetzgerätes festgestellt, dass die ermittelten Druckkräfte beim Andrücken des Nietsetzgerätes nicht den gespeicherten Schwellwerten beziehungsweise annähernd den gespeicherten Schwellwerten entsprechen, so wird kein Setzvorgang durch die Steuereinheit des Nietsetzgerätes freigegeben. Die gespeicherten Schwellwerte können insbesondere Bereiche von Druckkräften sein. Wird beispielsweise durch die Feststelleinrichtung festgestellt, dass die ermittelten Druckkräfte unterhalb eines bestimmten Schwellwertbereichs für die Druckkräfte liegen, so erfolgt kann kein Auslösen des Setzvorgangs erfolgen. Gleiches gilt, wenn die ermittelten Druckkräfte oberhalb eines bestimmten Schwellwertbereichs liegen. Das heißt, es existiert vorzugsweise ein sogenanntes IO-Intervall für die Druckkräfte. Liegen die ermittelten Druckkräfte oberhalb oder unterhalb des IO-Intervalls, erfolgt keine Freigabe zum Setzen des Nietvorgangs.
Bevorzugt ermitteln mehrere Kraftsensoren beziehungsweise mehrere Sensoren eines Kraftsensors Druckkräfte auf die Andrückhülse an verschiedenen Stellen. Damit die Steuereinheit des Nietsetzgerätes einen Setzvorgang auslöst, müssen die gemessenen Druckkräfte sämtlicher Kraftsensoren beziehungsweise sämtlicher Sensoren eines Kraftsensors innerhalb eines bestimmten Schwellwertbereichs liegen. Liegt beispielsweise die gemessene Druckkraft eines ersten Sensors über dem Schwellwertbereich und beispielsweise eine ermittelte Druckkraft eines zweiten Sensors unterhalb des Schwellwertbereichs, ist dies ein Indiz dafür, dass das Nietsetzgerät in einer Schiefstellung an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird, so dass dies zu einer fehlerhaften Nietsetzung führen würde. Vorzugsweise sind die Kraftsensoren verteilt an der Andrückhülse angeordnet. Insbesondere können die Kraftsensoren beziehungsweise die Sensoren eines Kraftsensors segmentartig an der Andrückhülse angeordnet sein. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Druckbeanspruchung der Andrückhülse beim Andrücken des Nietsetzgerätes an wenigstens ein Werkstück über die gesamte Andrückhülse verteilt ermittelt wird. Nur wenn die Druckkräfte an allen Stellen der Andrückhülse gleich beziehungsweise annähernd gleich sind und die ermittelten Druckkräfte innerhalb eines Schwellwertbereichs, insbesondere des IO-Intervalls, liegen, ist sichergestellt, dass das Nietsetzgerät korrekt an das wenigstens eine Werkstück angelegt wurde, so dass die Steuereinheit des Nietsetzgerätes den Setzvorgang der Nietsetzvorrichtung freigibt für den Bediener des Nietsetzgerätes. Durch ein derartiges Nietsetzgerät ist sichergestellt, dass ein Nietsetzvorgang nur durchgeführt wird beziehungsweise werden kann, wenn das Nietsetzgerät auch richtig an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird. Bei einer Schiefstellung des Nietsetzgerätes relativ zu dem wenigstens einen Werkstück unterbindet die Feststelleinrichtung das Auslösen des Nietsetzvorgangs.
Die Andrückhülse ist vorzugsweise in dem Nietsetzgerät angeordnet. Dabei kann die Andrückhülse Teil des Nietsetzgerätes sein. Alternativ dazu kann die Andrückhülse ein Bauteil sein, welches an dem Nietsetzgerät lösbar befestigt werden kann. Ist der Kraftsensor als Kraftmessfolie ausgebildet, so ist die Kraftmessfolie vorzugsweise senkrecht zu der Längsrichtung angeordnet, das heißt senkrecht zu der Richtung des Nietdorns, der durch die Nietsetzvorrichtung des Nietsetzgerätes gezogen wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Nietsetzgerät vorgesehen sein, dass das Nietsetzgerät eine Anzeigeeinrichtung zur Anzeige eines richtigen und/oder fehlerhaften Andrückens des Nietsetzgerätes während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück aufweist. Hierbei kann die Anzeige akustisch erfolgen. Besonders bevorzugt ist die Anzeigeeinrichtung als visuelle Anzeigeeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise können Leuchtmittel, wie beispielsweise LEDs, anzeigen, ob ein Nietsetzgerät richtig oder falsch an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird. Beispielsweise können an der Andrückhülse oder an der Außenseite des Gehäuses des Nietsetzgerätes eine oder mehrere Leuchtmittel vorgesehen sein, die bei einem richtigen Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück grün leuchten und bei einem fehlerhaften Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück, das heißt bei einer Schiefstellung des Nietsetzgerätes relativ zu dem Werkstück, rot leuchten. Hierdurch erhält der Nutzer des Nietsetzgerätes unmittelbar eine Rückmeldung, ob ein Nietvorgang durchgeführt werden kann oder nicht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Feststellung der Schiefstellung eines Nietsetzgerätes, das gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, ausgebildet ist, beim Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück gelöst. Dabei ist das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

a) ein Niet wird von dem Nietsetzgerät, insbesondere der Andrückhülse, aufgenommen,
b) das Nietsetzgerät wird an das wenigstens eine Werkstück angedrückt,
c) der wenigstens eine Kraftsensor ermittelt die Druckkräfte auf die Andrückhülse des Nietsetzgerätes während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gelten die gleichen Vorteile, wie sie ausführlich zu dem Nietsetzgerät gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgeführt worden sind. Ein derartiges Verfahren ermöglicht, dass ein fehlerhaftes Setzen eines Nietes bereits vor dem eigentlichen Setzvorgang des Nietes, das heißt bereits beim Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück, festgestellt werden kann. Hierdurch wird vermieden, dass der Niet durch das wenigstens eine Werkstück fehlerhaft gesetzt wird. Die Entfernung des fehlerhaften Nietes kann dadurch verhindert werden. Dies spart neben Montageaufwand auch Zeit. Das heißt, eine Schiefstellung des Nietsetzgerätes kann über den wenigstens einen Kraftsensor ermittelt werden. Hierdurch wird vermieden, dass das Nietsetzgerät an der Fügestelle des Werkstücks einen Niet setzt, wenn das Nietsetzgerät schief bezogen auf das Werkstück, das heißt nicht senkrecht zu dem Werkstück, an das Werkstück angedrückt wird.
Bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem die Feststelleinrichtung des Nietsetzgerätes die Schiefstellung des Nietsetzgerätes anhand der von dem wenigstens einen Kraftsensor gemessenen Druckkräfte feststellt, wobei die Feststelleinrichtung die gemessenen Druckkräfte mit gespeicherten Schwellwerten, insbesondere gespeicherten Schwellwertbereichen, vergleicht. Erst wenn die Feststelleinrichtung feststellt, dass die ermittelten Druckkräfte beim Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück innerhalb des Schwellwertbereichs liegt, gibt die mit der Feststelleinrichtung gekoppelte Steuereinheit des Nietsetzgerätes den Setzvorgang frei, so dass die Nietsetzvorrichtung den Nietdorn des Nietes in das Nietsetzgerät hineinziehen kann. Das heißt, der Auslösemechanismus beziehungsweise die Starttaste des Nietsetzgerätes löst erst bei einem korrekt angesetzten Nietsetzgerät aus. Dadurch wird eine hohe Verbindungsqualität der Nietverbindung erreicht. Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem mehrere Kraftsensoren beziehungsweise mehrere Sensoren eines Kraftsensors die auf die Andrückhülse wirkenden Druckkräfte an mehreren Stellen der Andrückhülse ermitteln. Eine Schiefstellung des Nietsetzgerätes kann dann festgestellt werden, wenn die ermittelten Druckkräfte unterschiedlich hoch sind. Bei einem korrekten Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück sind die ermittelten Druckkräfte der Kraftsensoren beziehungsweise der Sensoren eines Kraftsensors gleich beziehungsweise annähernd gleich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass ein richtiges und/oder fehlerhaftes Andrücken des Nietsetzgerätes während des Andrückens des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück durch die Anzeigeeinrichtung des Nietsetzgerätes angezeigt wird. Dabei kann die Anzeigeeinrichtung des Nietsetzgerätes das richtige beziehungsweise fehlerhafte Andrücken des Nietsetzgerätes akustisch und/oder visuell anzeigen. Besonders bevorzugt erfolgt eine Anzeige durch Leuchtmittel, insbesondere LEDs, die an dem Nietsetzgerät angeordnet sind. Hierdurch erhält der Nutzer des Nietsetzgerätes unmittelbar eine visuelle Rückmeldung, ob das Nietsetzgerät in korrekter Art und Weise an das wenigstens eine Werkstück beziehungsweise an die Fügeverbindung angedrückt wird. So kann der Nutzer des Nietsetzgerätes den Setzvorgang des Nietes erst dann auslösen, wenn die Anzeigeeinrichtung ein richtiges Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück anzeigt. Alternativ kann der Nietsetzvorgang des Nietes automatisch durch das Nietsetzgerät ausgelöst werden, wenn durch die Feststelleinrichtung des Nietsetzgerätes festgestellt wurde, dass ein richtiges Andrücken des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück beziehungsweise an die Fügeverbindung vorliegt.
Bevorzugt ist ferner ein Verfahren, bei dem die gespeicherten Schwellwerte beziehungsweise die gespeicherten Schwellwertbereiche veränderbar sind. Durch Eingabe über eine Eingabeeinrichtung des Nietsetzgerätes können die Schwellwerte beziehungsweise Schwellwertbereiche verändert werden. Hierdurch ist eine stufenlose Einstellung der Druckkräfte, bei denen ein Ansetzen des Nietsetzgerätes an das wenigstens eine Werkstück für korrekt erachtet wird, ermöglicht.
Insbesondere vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem der Setzvorgang des Nietes durch die Steuereinheit des Nietsetzgerätes in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kraftsensor ermittelten Druckkräfte ausgelöst wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass ein Setzvorgang eines Nietes automatisch ausgeführt wird, wenn das Nietsetzgerät richtig an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird. Auf der anderen Seite ist sichergestellt, dass kein Setzvorgang ausgelöst wird, wenn sich das Nietsetzgerät in einer Schiefstellung relativ zu der Fügeverbindung, das heißt relativ zu dem wenigstens einen Werkstück, befindet. Vorzugsweise werden wenigstens zwei Werkstücke durch den Niet miteinander verbunden.
Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Es zeigen jeweils schematisch:
1 ein Nietsetzgerät, welches gemäß dem erfindungsgemäßen Konstruktionsprinzip ausgebildet ist und
2 einen als Kraftmessfolie ausgebildeten Kraftsensor eines erfindungsgemäßen Nietsetzgerätes.
In 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Nietsetzgerät 1 zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück dargestellt. Das Nietsetzgerät 1 weist eine Andrückhülse 2 zur Aufnahme eines Nietes und zur Anlage an das Werkstück sowie eine Steuereinheit 7 zum Steuern des Setzvorganges auf. Ferner weist das Nietsetzgerät 1 eine Nietsetzvorrichtung 14 zum Ziehen des Nietes sowie einen Antrieb 15 zum Betätigen der Nietsetzvorrichtung 14 und der Steuereinheit 7 auf. Das Nietsetzgerät 1 weist zwei Kraftsensoren 4, 5 zur Ermittlung der Druckkräfte auf die Andrückhülse 2 während des Andrückens des Nietsetzgerätes 1 an wenigstens ein Werkstück auf. Die Kraftsensoren 4, 5 bilden vorzugsweise eine Andrückerfassungseinheit 3.
Die in 1 dargestellten Kraftsensoren 4, 5 sind als Dehnungsmessstreifen ausgebildet. Ein Kraftsensor 4 ist derart an dem Nietsetzgerät 1 angeordnet, dass dieser eine Druckkraft auf die Andrückhülse 2 in Längsrichtung 11 ermitteln kann. Der weitere Kraftsensor 5 ist derart an dem Nietsetzgerät 1 angeordnet, dass dieser Druckkräfte auf die Andrückhülse 2 in Querrichtung 12 ermitteln kann. Werden beispielsweise nur Druckkräfte in Längsrichtung 11 durch den Kraftsensor 4 ermittelt, ist dies ein Indiz dafür, dass das Nietsetzgerät 1 in korrekter Art und Weise an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird. Werden dagegen durch den Kraftsensor 5 Druckkräfte in Querrichtung 12 ermittelt, ist dies ein Indiz dafür, dass das Nietsetzgerät 1 sich in einer Schiefstellung relativ zu dem wenigstens einen Werkstück befindet. Das heißt, in der korrekten Stellung des Nietsetzgerätes 1 zu dem Werkstück wird das Nietsetzgerät 1 senkrecht an das wenigstens eine Werkstück angedrückt. Das Nietsetzgerät 1 weist eine Feststelleinrichtung 6 zur Feststellung der Schiefstellung des Nietsetzgerätes 1 anhand der von den Kraftsensoren 4, 5 gemessenen Druckkräfte auf. Die Feststelleinrichtung 6 beziehungsweise die Steuereinheit 7 des Nietsetzgerätes 1 weist einen Speicher 8 auf, in dem Schwellwerte, insbesondere Schwellwertbereiche, für die Druckkräfte gespeichert sind. Ferner ist die Feststelleinrichtung 6 dazu ausgebildet, anhand eines Vergleichs der ermittelten Druckkräfte mit den gespeicherten Schwellwerten festzustellen, ob das Nietsetzgerät 1 während des Andrückens des Nietsetzgerätes 1 an das wenigstens eine Werkstück richtig oder falsch angedrückt wird. Über die Steuereinheit 7 des Nietsetzgerätes 1 wird der Nietsetzvorgang eines Nietes ausgelöst beziehungsweise unterbunden. Die Steuereinheit 7 ist mit den Kraftsensoren 4, 5 beziehungsweise indirekt über die Feststelleinrichtung 6 mit den Kraftsensoren 4, 5 verbunden. Die Steuereinheit 7 löst in Abhängigkeit der von den Kraftsensoren 4, 5 ermittelten Druckkräfte den Setzvorgang des Nietes aus. Das heißt, stellt die Feststelleinrichtung 6 fest, dass die während des Andrückens des Nietsetzgerätes 1 an ein Werkstück durch die Kraftsensoren 4, 5 ermittelten Druckkräfte außerhalb eines Schwellwertbereiches liegen, so unterbindet die Steuereinheit 7 das Auslösen des Setzvorgangs des Nietes. Auf der anderen Seite kann ein Setzvorgang eines Nietes durch die Steuereinheit 7 freigegeben werden, wenn die Feststelleinrichtung 6 festgestellt hat, dass die von den Kraftsensoren 4, 5 ermittelten Druckkräfte innerhalb des Schwellwertbereiches liegen. Auf diese Art und Weise kann einfach sichergestellt werden, dass durch das Nietsetzgerät 1 nur dann einen Niet in die Fügeverbindung beziehungsweise in das wenigstens eine Werkstück gesetzt werden kann, wenn das Nietsetzgerät 1 korrekt an die Fügeverbindung angedrückt wird. Ein derartiges Nietsetzgerät 1 benötigt keine mechanische Andrückvorrichtung. Hierdurch kann das Nietsetzgerät 1 gewichtsmäßig leichter ausgebildet werden, als vergleichbare Nietsetzgeräte mit einer mechanischen Andrückvorrichtung. Durch das Vorhandensein der Kraftsensoren 4, 5 ist sichergestellt, dass das Nietsetzgerät 1 einen langen Lebenszyklus aufweist. Über die Anzeigeeinrichtung 9 des Nietsetzgerätes 1 kann eine akustische und/oder visuelle Rückmeldung über die Qualität des Andrückens des Nietsetzgerätes 1 an das wenigstens eine Werkstück gegeben werden. Die Anzeigeeinrichtung 9 ist vorzugsweise als visuelle Anzeigeeinrichtung ausgebildet. Hierzu kann die Anzeigeeinrichtung 9 Leuchtmittel, wie beispielsweise LEDs, aufweisen, über die ein richtiges und/oder fehlerhaftes Andrücken des Nietsetzgerätes 1 an ein Werkstück angezeigt werden kann. Auf diese Art und Weise kann einfach vermieden werden, dass Nietverbindungen fehlerhaft sind. Insbesondere vorteilhaft ist dabei, dass vor dem Nietsetzvorgang eine Rückmeldung erfolgt, ob das Nietsetzgerät 1 überhaupt richtig an die Fügeverbindung angesetzt wird. Die durch das Nietsetzgerät 1 gesetzten Nietverbindungen weisen daher eine sehr hohe Verbindungsqualität auf.
2 zeigt einen Kraftsensor 4, der als Kraftmessfolie ausgebildet ist. Die Kraftmessfolie weist ein rundes flexibles Trägermaterial 13 auf. Das Trägermaterial 13 der Kraftmessfolie 4 ist segmentartig aufgeteilt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Kraftmessfolie 4 ein Trägermaterial auf, welches in ein erstes Segment 4a, ein zweites Segment 4b, ein drittes Segment 4c und ein viertes Segment 4d aufgeteilt ist. Jedes der Segmente 4a, 4b, 4c, 4d weist einen Sensor 16 auf. Jeder Sensor 16 der Kraftmessfolie 4 ermittelt eine Druckkraft während des Andrückens des Nietsetzgerätes 1 an ein Werkstück. Messen alle Sensoren 16 eine gleiche beziehungsweise annähernd gleiche Druckkraft, ist dies ein Indiz dafür, dass das Nietsetzgerät 1 lotrecht an das wenigstens eine Werkstück angedrückt wird. Messen die einzelnen Sensoren 16 des Kraftsensors 4 unterschiedliche Druckkräfte, ist dies ein Indiz dafür, dass das Nietsetzgerät 1 schräg an das wenigstens eine Werkstück angesetzt wird.
Die voranstehenden Erläuterungen der Ausführungsform des Nietsetzgerätes und des Nietverfahrens beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.
Bezugszeichenliste

1: Nietsetzgerät
2: Andrückhülse/Mundstück
3: Andrückerfassungseinheit
4: Kraftsensor
4a: erstes Segment mit Sensor
4b: zweites Segment mit Sensor
4c: drittes Segment mit Sensor
4d: viertes Segment mit Sensor
5: Kraftsensor
6: Feststelleinrichtung
7: Steuereinheit
8: Speicher
9: Anzeigeeinrichtung
10: Gehäuse
11: Druckkraft in Längsrichtung
12: Druckkraft in Querrichtung
13: Trägermaterial
14: Nietsetzvorrichtung
15: Antrieb
16: Sensoren

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007059422 A1 [0002]
EP 0454890 A1 [0002]

Claims

Nietsetzgerät (1) zum Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück, aufweisend eine Andrückhülse (2) zur Aufnahme eines Nietes und zur Anlage an das Werkstück, eine Nietsetzvorrichtung (14) zum Ziehen des Nietes, einen Antrieb (15) zum Betätigen der Nietsetzvorrichtung (14) sowie eine Steuereinheit (7) zum Steuern des Setzvorgangs, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietsetzgerät (1) wenigstens einen Kraftsensor (4, 5) zur Ermittlung der Druckkräfte auf die Andrückhülse (2) des Nietsetzgerätes (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück aufweist.
Nietsetzgerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietsetzgerät (1) eine Feststelleinrichtung (6) zur Feststellung der Schiefstellung des Nietsetzgerätes (1) anhand der von dem wenigstens einen Kraftsensor (4, 5) gemessenen Druckkräfte aufweist.
Nietsetzgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kraftsensor (4, 5) zumindest einen Dehnungsmessstreifen oder zumindest ein Piezo-Element aufweist.
Nietsetzgerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kraftsensor (4, 5) eine Kraftmessfolie aufweist, die ein flexibles Trägermaterial aufweist, an dem eine Vielzahl von Sensoren angeordnet sind.
Nietsetzgerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kraftsensor (4, 5) mit der Steuereinheit (7) verbunden ist und dass die Steuereinheit (7) in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kraftsensor (4, 5) ermittelten Druckkräfte den Setzvorgang des Nietes auslöst.
Nietsetzgerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (6) einen Speicher (8) aufweist, in dem Schwellwerte für die Druckkräfte gespeichert sind, und dass die Feststelleinrichtung (6) dazu ausgebildet ist anhand eines Vergleiches der ermittelten Druckkräfte mit den gespeicherten Schwellwerten festzustellen, ob das Nietsetzgerät (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück richtig oder falsch angedrückt wird.
Nietsetzgerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückhülse (2) Teil des Nietsetzgerätes (1) ist.
Nietsetzgerät (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietsetzgerät (1) eine Anzeigeeinrichtung (9) zur Anzeige eines richtigen und/oder fehlerhaften Andrückens des Nietsetzgerätes (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück aufweist.
Verfahren zur Feststellung der Schiefstellung eines Nietsetzgerätes (1), das nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist, beim Setzen eines Nietes in wenigstens ein Werkstück, wobei das Verfahren durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) ein Niet wird von dem Nietsetzgerät (1), insbesondere der Andrückhülse (2), aufgenommen, b) das Nietsetzgerät (1) wird an das wenigstens eine Werkstück angedrückt, c) der wenigstens eine Kraftsensor ermittelt die Druckkräfte auf die Andrückhülse (2) des Nietsetzgerätes (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (6) des Nietsetzgerätes (1) die Schiefstellung des Nietsetzgerätes (1) anhand der von dem wenigstens einen Kraftsensor gemessenen Druckkräfte feststellt, wobei die Feststelleinrichtung (6) die gemessenen Druckkräfte mit gespeicherten Schwellwerten vergleicht.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein richtiges und/oder fehlerhaftes Andrücken des Nietsetzgerätes (1) während des Andrückens des Nietsetzgerätes (1) an das wenigstens eine Werkstück durch die Anzeigeeinrichtung (9) des Nietsetzgerätes (1) anzeigt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Schwellwerte veränderbar sind.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Setzvorgang des Nietes durch die Steuereinheit (7) des Nietsetzgerätes (1) in Abhängigkeit der von dem wenigstens einen Kraftsensor (4, 5) ermittelten Druckkräfte auslöst wird.