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Die Erfindung betrifft eine Blindniettesteinheit, ein Testsystem sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Blindniets auf ein Werkstück.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Belastungen eines Blindnietsetzvorgangs auf das Werkstück, zu bestimmen. Hierzu gibt es bereits verschiedene Möglichkeiten, wobei es sich um bildgebende Verfahren handelt, bei denen das Werkstück mit gesetztem Blindniet untersucht wird. Typischerweise sind dies Thermografie-, Ultraschall- oder CT-Aufnahmen. Mit diesen bildgebenden Verfahren kann jedoch bei metallischen Nietelementen nicht die direkte Umgebung des Nietelements untersucht werden, da das Metall die bei den Verfahren verwendete Strahlung streut und somit zu Bildartefakten führt. Daher sind die bildgebenden Verfahren entweder nur bei nichtmetallischen Nietelementen anwendbar, oder sie können nicht zur Bestimmung der direkten Umgebung des metallischen Nietelements verwendet werden. Für die Bestimmung der Belastungen im Werkstück in direkter Nähe eines metallischen Nietelements wird daher typischerweise auf ein Ausbohren des Nietelements zurückgegriffen, wobei dadurch weitere undefinierte Beschädigungen am Werkstück auftreten können, die eine Beurteilung der Belastung des reinen Blindnietvorgangs erschweren bzw. unmöglich machen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Blindniettesteinheit sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit denen die Belastungen durch einen Blindniet simuliert und exakt bestimmt werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Blindniettesteinheit sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Blindniets auf ein Werkstück gelöst. Die Blindniettesteinheit weist einen Nietkopf und einen Nietschaft auf, wobei der Nietkopf und der Nietschaft aus separaten Teilen ausgebildet sind, und der Nietkopf nach dem Setzen der Blindniettesteinheit mit dem Nietschaft zerstörungsfrei lösbar verbunden ist. Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Blindniettesteinheit nach der Simulierung einer Blindnietverbindung zerstörungsfrei aus dem Werkstück zu entfernen, sodass das Werkstück auch im Randbereich seiner Ausnehmung, in der die Blindniettesteinheit eingesetzt worden ist, untersucht werden kann, welche ansonsten vom Nietelement verdeckt ist. Dieser Bereich ist von großem Interesse, da dort die größten Belastungen zu erwarten sind.
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Insbesondere nimmt der Nietkopf den Nietschaft formschlüssig auf. Hierdurch ist eine Bewegung des Nietkopfs quer zur Ausrichtung des Werkstücks und relativ zum Nietschaft unterdrückt.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Nietschaft einen Schließkopfabschnitt aufweist, insbesondere an dem dem Nietkopf entgegengesetzten Ende des Nietschafts. Der Schließkopfabschnitt ist derjenige Abschnitt, der sich beim simulierten Nietvorgang umformt, um so eine Verbindung mit dem Werkstück zu simulieren und gegen es zu drücken.
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Insbesondere kann die Blindniettesteinheit aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt sein.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass der Nietschaft im Inneren ein Gewinde aufweist. Das Gewinde wirkt mit einem an einem Nietgerät ausgebildeten Gewinde zusammen, um so die Blindniettesteinheit aufzunehmen und zu setzen.
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Der Nietschaft kann ferner als Hülse ausgebildet sein, wobei im Inneren des hülsenförmigen Nietschafts das Gewinde ausgebildet ist und ein Nietgerät zur Aufnahme der Blindniettesteinheit durch den hülsenförmigen Nietschaft hindurchtreten kann.
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Insbesondere weist der Nietkopf eine Aufnahmeöffnung auf, in die das kopfseitige Ende des Nietschafts ragt. Der Nietschaft kann somit vom Nietkopf aufgenommen und zerstörungsfrei gelöst werden.
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Ferner kann der Nietkopf auch derart ausgebildet sein, dass er einen umlaufenden Kragen aufweist, an dem sich der Nietschaft formschlüssig anlegt, sodass eine axiale Bewegung des Nietschafts in eine Richtung unterdrückt ist. Der Nietschaft kann somit nicht durch den Nietkopf, insbesondere die Aufnahmeöffnung, gezogen werden.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Testsystem bestehend aus einer Blindniettesteinheit der zuvor genannten Art sowie einem Werkstück, in das die Blindniettesteinheit gesetzt wird. Mithilfe des Testsystems können die auf das Werkstück auftretenden Belastungen simuliert werden. Das Werkstück weist hierzu insbesondere eine Ausnehmung auf, in die die Blindniettesteinheit gesetzt werden kann.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Belastung eines Blindniets auf ein Werkstück, mit den folgenden Schritten:
- a) Bereitstellen einer Blindniettesteinheit der zuvor genannten Art,
- b) Bereitstellen eines Werkstücks mit einer Ausnehmung für die Blindniettesteinheit,
- c) Bereitstellen eines Nietgeräts,
- d) Einsetzen der Blindniettesteinheit in das Nietgerät,
- e) Setzen der Blindniettesteinheit in dem Werkstück, und
- f) zerstörungsfreies Lösen der Verbindung zwischen Nietkopf und Nietschaft nach dem Setzen der Blindniettesteinheit, um die Blindniettesteinheit aus dem Werkstück herauszunehmen.
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Die Blindniettesteinheit wird somit analog zu einem gewöhnlichen Blindniet in ein Nietgerät eingesetzt, wobei die in das Nietgerät eingesetzte Blindniettesteinheit in die Ausnehmung des Werkstücks geführt wird, um dann gesetzt zu werden. Dabei werden die typischerweise bei einem Blindnietsetzvorgang auftretenden Kräfte simuliert, welche zum größten Teil von dem Nietkopf auf das Werkstück übertragen werden. Nach dem erfolgten Setzen der Blindniettesteinheit wirken zwischen dem Nietkopf und dem Nietschaft keine Kräfte mehr, sodass der Nietkopf und der Nietschaft in einfacher Weise zerstörungsfrei gelöst werden können, um somit die Blindniettesteinheit aus dem Werkstück zu entfernen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Nietgerät ein Mundstück aufweist, an welchem sich der Nietschaft abstützt, insbesondere am Schließkopfabschnitt. Beim Setzen der Blindniettesteinheit liegt das Nietgerät bzw. das Mundstück des Nietgeräts am Nietkopf, dem kopfseitigen Ende des Nietschafts sowie dem Schließkopfabschnitt des Nietschafts an, wobei der Nietkopf sowie das kopfseitige Ende des Nietschafts gedrückt werden und der Schließkopfabschnitt des Nietschafts vom Nietgerät gezogen wird, sodass sich der Schließkopfabschnitt umformt. Somit können mit dem Verfahren sowie der Blindniettesteinheit alle bei einem Blindnietsetzvorgang auftretenden Kräfte simuliert werden.
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Insbesondere weist das Nietgerät ein Mundstück mit Gewinde auf, welches mit einem Gewinde des Nietschafts korrespondiert. Die Blindniettesteinheit kann über das Gewinde des Nietschafts in das Nietgerät bzw. das Mundstück mit Gewinde eingedreht werden, um so ein sicheres Setzen der Blindniettesteinheit zu gewähren.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass sich das Nietgerät, insbesondere mit seinem Mundstück, zur Aufnahme der Blindniettesteinheit pneumatisch in die Blindniettesteinheit eindreht. Aufgrund der pneumatischen Ausführung ist ein schnelles Setzen der Blindniettesteinheit sowie ein schnelles Entfernen des Mundstücks aus der Blindniettesteinheit nach dem Setzen möglich. Ferner entspricht dies dem einem standardisierten, reproduzierbaren Blindnietsetzvorgang, welcher mit der Blindniettesteinheit sowie dem Verfahren exakt simuliert werden.
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Insbesondere wird das Werkstück nach dem Entfernen der Blindniettesteinheit aus dem Werkstück mit einem Verfahren, insbesondere einem bildgebenden Verfahren, zur Belastungsbestimmung des Werkstücks untersucht. Die bei dem Setzen der Blindniettesteinheit simulierten Belastungen im Werkstück können somit durch das bildgebende Verfahren sichtbar und analysierbar dargestellt werden.
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Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1a eine erfindungsgemäße zweiteilig aufgebaute Blindniettesteinheit im gekoppelten, noch nicht gesetzten Ausgangszustand,
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1b die Blindniettesteinheit aus 1a im nicht gekoppelten Zustand,
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2 eine schematische Darstellung des Setzvorgangs einer Blindniettesteinheit in einem Nietsetzgerät,
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3 eine Teilschnittdarstellung der 2,
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4 ein Testsystem mit einer in ein Werkstück gesetzten Blindniettesteinheit von einer ersten Seite des Werkstücks,
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5 das Testsystem aus 4 von einer zweiten Seite des Werkstücks,
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6 das Testsystem aus den 4 und 5 mit gelöstem Nietkopf von der ersten Seite, und
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7 das Testsystem aus den 4 bis 6 im zerstörungsfrei gelösten Zustand von der zweiten Seite.
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Die 1a und 1b zeigen eine Blindniettesteinheit 10, die einen Nietkopf 12 und einen als separates Teil ausgeführten Nietschaft 14 aufweist. Die Blindniettesteinheit 10 ist zweiteilig ausgebildet, wobei der Nietkopf 12 und der Nietschaft 14 zerstörungsfrei lösbar miteinander verbunden sind. In 1a ist die Blindniettesteinheit 10 im gekoppelten, noch nicht gesetzten Zustand und in 1b im nicht gekoppelten Zustand gezeigt.
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Der ringscheibenförmige Nietkopf 12 weist eine Aufnahmeöffnung 16 auf, in die der buchsenartige Nietschaft 14 im gekoppelten Zustand eingesetzt ist. Wenn der Nietschaft 14 in den Nietkopf 12 eingesetzt ist, sind die Teile nicht miteinander verbunden, sodass der Nietschaft 14 auch wieder aus dem Nietkopf 12 gezogen werden kann. Der Nietkopf 12 hat darüber hinaus eine Anlagefläche 17, mit der sich der Nietkopf 12 beim Setzen der Blindniettesteinheit 10 an einem hier nicht dargestellten Werkstück abstützt.
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Der Nietschaft 14 weist ein kopfseitiges Ende 18 auf, über das der Nietschaft 14 in die Aufnahmeöffnung 16 des Nietkopfs 12 seitlich formschlüssig gesetzt wird. Auf der zum kopfseitigen Ende 18 entgegengesetzten Seite weist der Nietschaft 14 einen Schließkopfabschnitt 20 auf, welcher sich beim Setzen der Blindniettesteinheit 10 umformen und gegen das Werkstück drücken kann. Der Schließkopfabschnitt 20 kann dabei aus einem weicheren Material hergestellt sein, sodass sich dieser leichter verformen kann. Alternativ kann der Schließkopfabschnitt 20 auch aufgrund seiner Geometrie leichter verformbar sein.
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Der Nietschaft 14 ist als Hülse ausgebildet und weist ein innenseitiges Gewinde 22 auf, welches mit einem korrespondierenden Gewinde eines hier nicht dargestellten Nietgeräts zum Setzen der Blindniettesteinheit 10 zusammenwirken kann.
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In 2 ist der Setzvorgang der Blindniettesteinheit 10 schematisch dargestellt.
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Ein Werkstück 24 mit einer darin vorgesehenen Ausnehmung 26 ist gezeigt, in der die Blindniettesteinheit 10 über ihren Nietschaft 14 gesetzt ist.
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Des Weiteren ist ein Nietgerät 28 vorgesehen, welches die Blindniettesteinheit 10 aufnimmt. Hierzu weist das Nietgerät 28 ein Mundstück 30 auf.
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Das Mundstück 30 hat einen Setzstift 32 mit einem Gegengewinde 34 an seinem Ende, welcher sich durch den Nietschaft 14 erstreckt und in das Gewinde 22 des Nietschaftes 14 eingedreht ist.
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Der Schließkopfabschnitt 20 weist einen ersten Teilbereich 20a, welcher sich beim Setzvorgang verformt, und einen zweiten Teilbereich 20b auf, der mit dem Gegengewinde 34 zusammenwirkt.
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Die Blindniettesteinheit 10 wird über ihr Gewinde 22 in das Nietgerät 28 bzw. auf den Setzstift 32 eingedreht. Der Setzstift 32 kann dabei pneumatisch spindelförmig angetrieben werden, um die Aufnahme der Blindniettesteinheit 10 zu beschleunigen beziehungsweise zu automatisieren.
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Die vom Nietgerät 28 bzw. dem Mundstück 30 aufgenommene Blindniettesteinheit 10 wird in die Ausnehmung 26 des Werkstücks 24 eingeführt und anschließend gesetzt, indem der Setzstift 32 nach oben gezogen wird.
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Beim Setzen der Blindniettesteinheit 10 übt das Nietgerät 28 hauptsächlich über das Mundstück 30 eine Druckkraft auf den Nietkopf 12 sowie den Nietschaft 14 bzw. dessen kopfseitiges Ende 18 aus, wobei sich ferner das Ende 18 am Mundstück 30 abstützt.
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Der mit dem Gewinde 34 versehene Setzstift 32 wirkt beim Setzen mit dem Gewinde 22 des Nietschafts 14 derart zusammen, dass der Setzstift 32 den Nietschaft 14, insbesondere den Schließkopfabschnitt 20, zum Nietkopf 12 hin zieht, sodass sich der Schließkopfabschnitt 20 zu einem Ring verformt und der verformte Schließkopfabschnitt 20 auf der dem Nietkopf 12 entgegengesetzten Seite des Werkstücks 24 anliegt. Der umgeformte Schließkopfabschnitt 20 bildet dabei auf der dem Nietkopf 12 entgegengesetzten Seite des Werkstücks 24 einen Abschluss, wodurch die Blindniettesteinheit 10 nicht aus dem Werkstück 24 gezogen werden kann.
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Die beim Setzen der Blindniettesteinheit 10 hauptsächlich auftretenden Belastungen auf das Werkstück 24 sind diejenigen, die von dem Nietgerät 28 über den Nietkopf 12 und dessen Anlagefläche 17 und den umgeformten Nietschaft 14 auf das Werkstück 24 übertragen werden.
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Eine in einem Werkstück 24 gesetzte Blindniettesteinheit 10 ist in 4 gezeigt. Die aus einem Werkstück 24 und einer Blindniettesteinheit 10 bestehende Anordnung wird auch als Testsystem 35 bezeichnet.
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Das Werkstück 24 ist in 4 von einer ersten Seite A gezeigt, die mit der Anlagefläche 17 des Nietkopfs 12 zusammenwirkt. Der Nietschaft 14 der Blindniettesteinheit 10 durchragt die Ausnehmung 26 des Werkstücks 24, wobei der Schließkopfabschnitt 20 nach dem Setzen der Blindniettesteinheit 10 auf der der Seite A entgegengesetzten Seite B entsprechend umgeformt ist (5).
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Zur Beurteilung der Belastung auf das Werkstück 24 kann die Blindniettesteinheit 10 aus dem Werkstück 24 entfernt werden, indem der Nietkopf 12 vom Nietschaft 14 zerstörungsfrei gelöst wird, das heißt einfach axial herausgezogen wird. Dies ist entsprechend in 6 gezeigt, welche das Testsystem 35 der 4 und 5 von der ersten Seite A des Werkstücks 24 zeigt.
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Ein Vergleich der 4 und 6 zeigt, dass der Nietkopf 12 zerstörungsfrei vom Nietschaft 14 gelöst worden ist, indem der Nietkopf 12 vom Nietschaft 14 abgehoben worden ist. Der im Werkstück 24 verbliebende Nietschaft 14 kann nun aus dem Werkstück 24 herausgezogen werden, indem der Nietschaft 14 an seinem Schließkopfabschnitt 20 von der Seite B des Werkstücks 24 aus gezogen wird. Der Nietschaft 14 wird mit seinem kopfseitigen Ende 18 durch die Ausnehmung 26 gezogen und kann so entfernt werden. Dies ist in 7 gezeigt, in der die geteilte Blindniettesteinheit 10 zerstörungsfrei aus dem Werkstück 24 gelöst gezeigt ist. Der Nietkopf 12 ist neben den Nietschaft 14 auf das Werkstück 24 gelegt.
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Das Werkstück 24 kann nun für weitere Untersuchungen, beispielsweise Thermografie-, Ultraschall- oder CT-Aufnahmen, verwendet werden.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Blindniettesteinheit 10 sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung der Belastung beim Setzen eines Blindniets auf ein Werkstück können die Belastungen, welche bei einem Setzvorgang eines Blindniets auftreten, exakt simuliert werden, wobei gewährleistet ist, dass keine weiteren Beschädigungen des Werkstücks auftreten.
