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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Nietgerät mit einem elektrischen Antriebsmotor zur Betätigung einer ein Blindniet aufnehmenden Setzeinheit sowie einer Einrichtung zur Erfassung des Setzwegs des Blindniets und der an dem Blindniet angreifenden Setzkraft sowie der auf ein zu verbindendes Bauteil ausgeübten Anpresskraft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein gattungsgemäßes Nietgerät kann dazu verwendet werden, beispielsweise miteinander zu fügende Blechprofile mittels eines Blindniets aneinander festzulegen, wobei zu diesem Zweck die beiden Blechprofile jeweils eine Bohrung aufweisen, die in Überdeckung gebracht werden und die Blindniethülse, nachdem das Blindniet in die Setzeinheit des Nietgeräts eingesetzt worden ist, in die Bohrungen der zu verbindenden Bauteile eingeführt wird. Danach wird über das Nietgerät eine Anpresskraft auf die beiden Bauteile ausgeübt, um sicherzustellen, dass die Bauteile während des Nietvorgangs aufeinander liegen, und der Nietvorgang durchgeführt.
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Eine Betätigung des Nietgeräts führt dann dazu, dass der Dorn des Blindniets durch die Blindniethülse unter deren Verformung hindurchgezogen wird und nach Erreichen des vorbestimmten Nietwegs der Dorn an einer Sollbruchstelle in der Blindniethülse abgerissen wird.
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Am Markt befindliche Blindnietgeräte besitzen eine Überwachung der Prozessparameter Setzkraft und Setzweg und ergänzend auch der für den Nietvorgang benötigten Zeit, der Setzzeit, um über die Überwachung der Prozessparameter fehlerhaft durchgeführte Nietvorgänge erfassen und dokumentieren zu können.
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Wird festgestellt, dass ein Blindniet mit Prozessparametern verarbeitet wurde, die außerhalb der Spezifikation vorbestimmter Prozessparameter liegen, dann muss im Rahmen einer aufwändigen Nachbearbeitung der Blindniet nachgesetzt werden oder beispielsweise mittels eines Bohrvorgangs aus der Bohrung entfernt werden, um dann durch einen innerhalb der Prozessparameter liegenden Blindniet ersetzt zu werden. Es kann auch vorkommen, dass die beiden aneinander zu fügenden Bauteile unbrauchbar werden und entsorgt werden müssen.
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Ein häufig anzutreffendes Problem beim Nietvorgang besteht darin, dass der Blindniet vor der Durchführung des Nietvorgangs einen Winkelversatz erfährt. Wird der Winkelversatz nicht vor dem Auslösen des Nietvorgangs erkannt und korrigiert, wird die Blindniethülse mit einer Schrägstellung oder Schiefstellung relativ zu den Bohrungen der Bauteile eingesetzt. Die Schiefstellung führt dazu, dass unterhalb des Kopfs der Blindniethülse ein Spalt zwischen dem Kopf und dem benachbarten Bauteil entsteht und es somit zu einem nicht vollflächigen Aufliegen des Kopfs am Bauteil kommt und es somit zu einem Kantentragen zwischen dem Kopf der Blindniethülse und dem Bauteil kommen kann.
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Ein Nietgerät, mit dem vor der Durchführung des Nietvorgangs die oben angesprochene Schrägstellung oder Schiefstellung erkannt werden kann, ist nicht verfügbar. Es besteht daher ein erheblicher Bedarf an einem Nietgerät, welches diese Problemstellung löst.
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Anhand der
DE 10 2007 059 929 A1 ist ein Schraubwerkzeug zur Steuerung des Anzugwinkels von Verschraubungen bekannt geworden, welches eine Drehwinkelmesseinrichtung zur Messung der Relativdrehung des Schraubwerkzeugs aufweist und zu diesem Zweck einen Beschleunigungssensor oder ein Gyroskop besitzt.
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Anhand der
DE 203 15 000 U1 ist ein Drehmomentschlüssel bekannt geworden, der zur Messung des Drehwinkels, um den eine Schraube gedreht wurde, ein Gyroskop aufweist, welches die rotatorischen Bewegungen des Drehmomentschlüssels gegenüber dem Inertialraum erfasst.
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Der vorliegende Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Nietgerät zu schaffen, welches es ermöglicht, vor dem Durchführen des Nietvorgangs eine Schrägstellung oder Schiefstellung des Blindniets relativ zu dem vorbestimmten Setzwinkel zu erkennen und die Schrägstellung oder Schiefstellung zu korrigieren.
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Die Erfindung weist zur Lösung dieser Aufgabe die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schafft ein Nietgerät mit einem elektrischen Antriebsmotor zur Betätigung einer ein Blindniet aufweisenden Setzeinheit sowie einer Einrichtung zur Erfassung des Setzwegs des Blindniets und der an dem Blindniet angreifenden Setzkraft sowie der auf ein zu verbindendes Bauteil ausgeübten Anpresskraft und einer gyroskopische Einrichtung zur Erfassung der Lage des Nietgeräts im Raum.
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Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nietgeräts mit einem Gyroskop ermöglicht es, dass das erfindungsgemäße Nietgerät jede beliebige Lage im Raum einnehmen kann und die Lage des Nietgeräts relativ zum Inertialraum erfasst werden kann. Das Nietgerät kann also bei jeder beliebigen Einbaulage zweier zu verbindender Bauteile eingesetzt werden und die Einbaulage während der Vorbereitung des Nietvorgangs überwachen.
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Zur Vorbereitung des Nietvorgangs kann ein Benutzer des erfindungsgemäßen Nietgeräts ein Blindniet in die Setzeinrichtung einführen oder es kann ein Blindniet auch von einer automatisierten Zuführvorrichtung in die Setzeinrichtung eingeführt werden und dann führt der Benutzer das Blindniet in die beiden Bohrungen der zueinander verbindenden Bauteile ein. Obwohl vorstehend von einem Benutzer gesprochen wurde, ist es selbst verständlich auch möglich, dass der Nietvorgang von einer automatisierten Vorrichtung durchgeführt wird, beispielsweise eine Montageroboter.
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Während der Anordnung des Nietgeräts an den zu verbindenden Bauteilen und der Beaufschlagung der Bauteile über die Setzeinheit des Nietgeräts mit einer vorbestimmten Anpresskraft, kann es passieren, dass eine lagerichtigen Ausrichtung des Nietgeräts relativ zu den Bauteilen beziehungsweise den Bohrungen verloren geht und es zu einer Schrägstellung oder Schiefstellung des Blindniets in den Bohrungen kommt.
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Das erfindungsgemäße Nietgerät macht es möglich, die Lage des Nietgeräts im Raum zu erfassen und zu überwachen, so dass eine solche Schrägstellung oder Schiefstellung von dem erfindungsgemäßen Nietgerät erkannt wird, noch bevor der eigentliche Nietvorgang ausgelöst wird. Würde ein Nietvorgang bei einer solchen Schrägstellung durchgeführt werden, müsste der gesetzte Niet nachbearbeitet oder heraus gebohrt werden, wie dies vorstehend bereits erläutert wurde.
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Dadurch aber, dass das erfindungsgemäße Nietgerät zur Erfassung der Lage des Nietgeräts im Raum ausgebildet ist, kann die Veränderung der Lage des Nietgeräts vor der Durchführung des Nietvorgangs erfasst und damit der Setzwinkel des Blindniets vor einer Auslösung des Nietvorgangs festgestellt werden.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Nietgerät zur Ermittlung einer Abweichung eines erfassten Setzwinkels relativ zu einem durch die Lage des Nietgeräts im Raum vorbestimmten Setzwinkel ausgebildet ist. Wird also durch den Benutzer oder beispielsweise durch einen Montageroboter bei der Vorbereitung des Nietvorgangs der Setzwinkel geändert, so dass der Setzwinkel von dem durch die Lage des Nietgeräts im Raum vorbestimmten Setzwinkel abweicht, so wird eine solche Veränderung, die zu einer Schrägstellung oder Schiefstellung des Blindniets relativ zu den Bohrungen der zu fügenden Bauteile oder der Bauteile selbst führt, erfasst und erkannt.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Nietgerät zur Eingabe eines Sollsetzwinkelbereichs und zur Freigabe eines Nietvorgangs eines Blindniets bei einem innerhalb des Sollsetzwinkelbereichs ermittelten Abweichung des erfassten vom vorbestimmten Setzwinkel ausgebildet ist. Die Möglichkeit der Eingabe eines Sollsetzwinkelbereichs in das Nietgerät beziehungsweise eine Steuereinheit des Nietgeräts ermöglicht es, den Bereich von Abweichungen, also gleichsam ein Abweichungsfenster, zu definieren, innerhalb dessen eine Abweichung des erfassten Setzwinkels vom vorbestimmten Setzwinkel toleriert werden kann, das gesetzte Blindniet also als in Ordnung qualifiziert werden kann.
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Wird es von dem erfindungsgemäßen Nietgerät erkannt, dass eine Abweichung vorliegt, diese Abweichung aber innerhalb der tolerierten Parameter liegt, die vorbestimmten Prozessparameter als eingehalten werden, so kann der Nietvorgang trotz der festgestellten Abweichung durchgeführt werden und das Nietgerät gibt die Betätigung der Setzeinheit durch den elektrischen Antrieb frei.
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Wird vom erfindungsgemäßen Nietgerät aber festgestellt, dass sich die ermittelte Abweichung des festgestellten Setzwinkels vom vorbestimmten Setzwinkel außerhalb des Sollsetzwinkelbereichs befindet, wird der Nietvorgang nicht ausgelöst, obwohl vorher ein Benutzer oder der Montageroboter die Auslösung des Nietvorgangs durch eine entsprechende Betätigung eines Schalters oder dergleichen eingeleitet hat. Damit werden fehlerhaft gesetzte Niete verhindert. Es wird also die Notwendigkeit zur Nachbearbeitung aufgehoben.
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Wird das Nietgerät von einem Roboter geführt, kann die Steuereinheit des Roboters vom Nietgerät angewiesen werden, eine Korrektur der Lage des Nietgeräts im Raum durchzuführen, so dass sich der festgestellte Setzwinkel nach der Korrektur innerhalb des Sollsetzwinkelbereichs befindet, woraufhin der Roboter den Nietvorgang wieder auslösen kann und der Nietvorgang vom Nietgerät auch freigegeben wird.
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Wird das erfindungsgemäße Nietgerät von einem Benutzer geführt, so wird ein ausgelöster Nietvorgang nicht durchgeführt, wenn sich der erfasste Setzwinkel so stark vom vorbestimmten Setzwinkel unterscheidet, dass die Abweichung außerhalb des Sollsetzwinkelbereichs liegt.
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Ein für die Verwendung durch einen menschlichen Benutzer ausgebildetes Nietgerät kann nach einer vorteilhaften Ausführungsform eine Anzeigeeinrichtung zur Darstellung von Prozessparametern des Nietvorgangs aufweisen und das Nietgerät auch zur visuellen Darstellung des vor der Freigabe eines Nietvorgangs erfassten Setzwinkels ausgebildet sein.
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Diese Ausbildung macht es dem Benutzer möglich, vor der Auslösung des Nietvorgangs durch einen Blick auf die Anzeigeeinrichtung festzustellen, dass sich der vom Benutzer herbeigeführte und vom Nietgerät festgestellte Setzwinkel außerhalb der zulässigen Prozessparameter befindet und somit eine Auslösung des Nietvorgangs nicht von Erfolg sein wird, selbst dann nicht, wenn sich alle anderen Prozessparameter im bestimmungsgemäßen Toleranzbereich befinden.
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Um dem menschlichen Benutzer eine rasche Korrektur der räumlichen Lage des Nietgeräts im Raum zu ermöglichen, ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Nietgerät zur visuellen Darstellung einer durchzuführenden Lageveränderung des Nietgeräts im Raum zur Verringerung einer Abweichung des Setzwinkels im Raum ausgebildet ist. Die am Nietgerät vorgesehene Anzeigeeinrichtung zeigt im Falle der Abweichung des festgestellten zu erwartenden Setzwinkels vom vorbestimmten Setzwinkel also eine visuelle Darstellung an, die dem Benutzer beispielsweise die Richtung der durchzuführenden Lageveränderung des Nietgeräts im Raum anzeigt, damit der nach der Durchführung der Lageveränderung festgestellte Setzwinkel innerhalb des Sollsetzwinkeltoleranzbereichs liegt.
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Dies ist für den Benutzer eine wesentliche Bedienungserleichterung, da dem Benutzer ein ansonsten notwendiges vielfältiges Ausprobieren einer Lageveränderung des Nietgeräts im Raum zur Herbeiführung eines Setzwinkels innerhalb des Sollsetzwinkeltoleranzbereichs erspart bleibt und das Nietgerät somit auch zu einer Verkürzung der Taktzeit bei der Montage der Blindniete beiträgt.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das Nietgerät zur nietvorgangsspezifischen Speicherung des beim Nietvorgang erfassten Nietwegs oder Setzwegs und der Nietkraft und zur Auslesung der gespeicherten Daten und/oder Auswertung der Daten ausgebildet ist.
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Diese Ausbildung macht es möglich, die Prozessparameter bei einer Vielzahl von Nietvorgängen während beispielsweise eines Betriebszeitraums des Nietgeräts oder der Arbeitszeit des Benutzers zu erfassen und so ein systematisches Abdriften der erfassten Prozessparameter in Richtung zu einem noch tolerierten Randbereich der Prozessparameter zu erfassen und so frühzeitig Korrekturen der Prozessparameter durchzuführen, bevor diese aus dem vorbestimmten Toleranzbereich heraus laufen.
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Es ist nach einer Weiterbildung der Erfindung auch vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Nietgerät mit einer Zählvorrichtung zur Erfassung von Nietvorgängen ausgebildet ist, so dass beispielsweise auch eine Überwachung der bei einer bestimmten Bauteilpaarung benötigten Zahl an zu setzenden Blindniete möglich ist.
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Schließlich ist es nach einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nietgeräts auch vorgesehen, dass das Nietgerät zur kabelgebundenen oder kabelfreien Übertragung von vom Nietgerät gespeicherten Prozessparametern der Nietvorgänge ausgebildet ist, wodurch die Prozessparameter beispielsweise an einen Leitrechner oder Steuerrechner übertragen werden können, die das vorstehend beschriebene Abdriften frühzeitig erkennt, so das frühzeitig entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietgeräts.
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Das Nietgerät 1 ist in einer schrägen Stellung relativ zur Hochachse dargestellt, um anzudeuten, dass es im Raum beliebig ausgerichtet zum Einsatz kommen kann.
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Die das Nietgerät 1 bei der schematischen Darstellung umgebenden Blindniete 2 sind ebenfalls in unterschiedlichen Ausrichtungen im Raum dargestellt, wodurch gezeigt wird, dass sich das erfindungsgemäße Nietgerät 1 zur Verarbeitung von in jeder beliebigen Stellung im Raum befindlicher Blindniete 2 eignet. Der Vereinfachung der Darstellung halber ist von den durch das Blindniet 2 zu verbindenden Bauteilen 3, 4 nur jeweils ein kleines Segment dargestellt, die Bauteile befinden sich dabei noch in einer Anordnung relativ zueinander angeordnet, bei der die Bauteile 3, 4 noch nicht mit einer entsprechenden Anpresskraft durch das Blindnietgerät 1 in Anlage aneinander gebracht worden sind.
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Das Nietgerät 1 weist bei der dargestellten Ausführungsform eine Konfiguration ähnlich einer Pistole auf und ist zur Handhabung durch einen menschlichen Benutzer vorgesehen. Der Benutzer kann das Nietgerät 1 an dem Handgriffstück 5 greifen, so das er beispielsweise mit dem Zeigefinger seiner Hand den Auslösegriff 6 betätigen kann, woraufhin das Nietgerät 1 über einen im Gehäuse 7 angeordneten, nur schematisch dargestellten elektrischen Antriebsmotor 8 eine Setzeinheit 9 betätigt, die daraufhin den Blindnietdorn 10 mit einer Zugkraft beaufschlagt, so dass sich die Blindniethülse 11 verformt, bis schließlich der Blindnietdorn 10 bestimmungsgemäß abgerissen wird und die Bauteile 3, 4 fest miteinander verbunden sind.
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Der elektrische Antriebsmotor 9 wird von einem am unteren Bereich des Handgriffs 5 lösbar angeordneten elektrischen, wiederaufladbaren Energiespeicher 12 mit elektrischer Antriebsenergie versorgt.
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Es kann nun der Fall eintreten, dass der nicht näher dargestellte Benutzer des Nietgeräts 1 bei dessen Handhabung und Anordnung des Blindniets 2 in den Bohrungen der Bauteile 3, 4 während der Erzeugung der Anpresskraft unbeabsichtigt eine Schrägstellung oder Schiefstellung des Blindniets 2 in den Bohrungen der Bauteile herbeiführt, ohne dies zu merken.
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Eine solche Konstellation ist durch die relativ zur Raumachse 13 schräggestellte Setzachse 14 gezeigt, so dass sich zwischen der Raumachse 13 und der Setzachse 14 ein Schiefstellungswinkel einstellt, der vom Benutzer nicht festgestellt werden kann, der aber dann dazu führt, dass ein unter Beibehaltung des Schiefstellungswinkel verarbeitetes Blindniet 2 relativ zur Fläche des Bauteils 4 schief steht und es zwischen dem Bauteil 4 und dem Kopf 15 der Blindniethülse 11 zur Ausbildung eines Spaltes führt, was wiederum dazu führt, dass der Kopf 15 nicht bündig auf der Oberfläche des Bauteils 4 aufliegt, sondern es zu einem Kantentragen kommt.
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Um nun diesem Problem zu begegnen, ist das erfindungsgemäße Nietgerät 1 mit einer schematisch dargestellten gyroskopischen Einrichtung 16 versehen, welche zur Erfassung der Lage des Nietgeräts 1 im Raum ausgebildet ist und mit der der Setzwinkel des Blindniets 2 vor der Auslösung des Nietvorgangs erfasst werden kann.
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Bei der vorstehend geschilderten Konstellation der Ausrichtung des Blindniets 2 vor dem Nietvorgang mit einem Schiefstellungswinkel würde das Gyroskop 17 der gyroskopischen Einrichtung 16 den Schiefstellungswinkel erfassen und daraufhin von der gyroskopischen Einrichtung 16 ermittelt werden, ob sich der erfasste Setzwinkel vom vorbestimmten Setzwinkel, der sich durch die Ausrichtung der Raumachse 13 im Raum ergibt, abweicht.
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Befindet sich der durch Differenzbildung des vorbestimmten Setzwinkels und des erfassten Setzwinkels festgestellte Schiefstellungswinkel innerhalb eines von der gyroskopischen Einrichtung 16 erfassbaren und veränderbaren Sollsetzwinkelbereichs, dann führt eine Betätigung des Auslösegriffs 6 durch den Benutzer dazu, dass der Nietvorgang durchgeführt wird.
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Liegt der Schiefstellungswinkel aber außerhalb des Sollsetzwinkelbereichs von beispielsweise 1,5°, dann wird eine Betätigung des elektrischen Antriebsmotors 8 durch die gyroskopische Einrichtung 16 verhindert. Für den Benutzer bedeutet dies, dass er trotz der Auslösung des Nietvorgangs durch die Betätigung des Auslösegriffs 6 keinen Nietvorgang feststellen kann und er dadurch einen Hinweis erfährt, dass er bei der Betätigung des Nietgeräts 1, also beispielsweise bei der Erzeugung der Anpresskraft unbemerkt eine Schrägstellung des Blindniets 11 herbeigeführt hat.
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Das Blindnietgerät 8 weist an der Rückseite des Gehäuses 7 eine Anzeigeeinrichtung 18 auf, die zur Darstellung von Prozessparametern des Nietvorgangs ausgebildet ist und auf der auch der vor der Freigabe eines Nietvorgangs erfasste Setzwinkel dargestellt wird. Die Darstellung erfolgt dabei in einer für den Benutzer leicht ersichtlichen Weise, also beispielsweise in einer grafischen Darstellung, die eine visuelle Erfassung des vor der Freigabe des Nietvorgangs erfassten Setzwinkels, also im vorliegenden Beispiel des Schiefstellungswinkel, durch den Benutzer erlaubt.
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Neben dem Setzwinkel können auf der Anzeigeeinrichtung 18 auch Prozessparameter, wie beispielsweise Setzkraft und Setzweg dargestellt werden, die vom erfindungsgemäßen Nietgerät 1 ebenso erfasst werden können wie die Zahl der verarbeiteten Blindniete 2 und die vom Benutzer erzeugte Anpresskraft. Die Daten einer großen Zahl von Nietvorgängen können im erfindungsgemäßen Nietgerät 1 gespeichert und über eine nicht näher dargestellte Schnittstelle kabelgebunden oder kabelfrei, also beispielsweise mittels Funksignaltechnik, an einen Prozessrechner übertragen werden, der zur Auswertung der Prozessparameter ausgebildet ist.
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Nachdem das Nietgerät 1 den durch die Handhabung des Benutzers noch vor der Durchführung des Nietvorgangs herbeigeführten, zu erwartenden Setzwinkel festgestellt hat, und sich dieser Setzwinkel außerhalb des Sollsetzwinkelbereichs befindet, wird auf der Anzeigeeinrichtung 18 eine für den Benutzer visuell erfassbare Darstellung einer durchzuführenden Lageveränderung des Nietgeräts 1 zur Verringerung einer Abweichung des Setzwinkels im Raum angezeigt.
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Die durch den Benutzer daraufhin durchgeführte Lageveränderung des Nietgeräts 1 wird von diesem durch eine laufende Messung des zu erwartenden Setzwinkels überwacht und der Nietvorgang freigegeben, sobald die festgestellte Abweichung innerhalb des Sollsetzwinkelbereichs liegt.
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Für den Benutzer bedeutet dies, dass er durch eine einfache, vom Nietgerät 1 visuell dargestellte Lageveränderung mit Anzeige der Richtung der durchzuführenden Lageveränderung im Raum, in die er das Nietgerät 1 im Raum bezüglich dessen Lage verändern muss, einen Nietvorgang ausführen kann, der als in Ordnung befunden werden wird und somit der Bedarf an Nacharbeit von gesetzten Blindnieten beseitigt wird und somit ein wesentlicher Vorteil gegenüber mit bekannten Nietgerät durchgeführten Nietvorgängen erreicht wird.
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Hinsichtlich vorstehend im Einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird im Übrigen ausdrücklich auf die Ansprüche und die Zeichnung verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nietgerät
- 2
- Blindniet
- 3
- Bauteil
- 4
- Bauteil
- 5
- Griff
- 6
- Auslösegriff
- 7
- Gehäuse
- 8
- Antriebsmotor
- 9
- Setzeinheit
- 10
- Blindnietdorn
- 11
- Blindniethülse
- 12
- Energiespeicher
- 13
- Raumachse
- 14
- Setzachse
- 15
- Kopf
- 16
- gyroskopische Einrichtung
- 17
- Gyroskop
- 18
- Anzeigeeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007059929 A1 [0008]
- DE 20315000 U1 [0009]
