DE102014223034A1

DE102014223034A1 - TOOL AND METHOD FOR TREATING A WORKPIECE WITH A TOOL ELEMENT OF A TOOL

Info

Publication number: DE102014223034A1
Application number: DE102014223034.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Scharfenberg
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-12

Abstract

Es ist ein Werkzeug (10) und ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks (3; 4) mit einem Werkzeugelement (24) eines Werkzeugs (10) bereitgestellt. Das Werkzeug (10) umfasst ein Werkzeugelement (161) zur Behandlung eines Werkstücks (3; 4), eine Erfassungseinrichtung (18) zur Erfassung einer von dem Werkzeugelement (161) auf das Werkstück (3; 4) vor der Behandlung des Werkstücks (3; 4) ausgeübten Anpresskraft (FA), und eine Steuereinrichtung (22) zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung (18) erfassten Anpresskraft (FA) und zur Steuerung des Werkzeugs (10) abhängig davon, ob das Ergebnis der Auswertung in einem vorbestimmten Toleranzbereich (T) zwischen einer vorbestimmten maximalen Anpresskraft (FAMAX) und einer vorbestimmten minimalen Anpresskraft (FAMIN) liegt.A tool (10) and a method for treating a workpiece (3; 4) with a tool element (24) of a tool (10) are provided. The tool (10) comprises a tool element (161) for treating a workpiece (3; 4), a detection device (18) for detecting one of the tool element (161) on the workpiece (3; 4) before the treatment of the workpiece (3 4), and a control device (22) for evaluating the contact force (FA) detected by the detection device (18) and for controlling the tool (10) depending on whether the result of the evaluation is within a predetermined tolerance range ( T) between a predetermined maximum contact force (FAMAX) and a predetermined minimum contact force (FAMIN).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug und ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks mit einem Werkzeugelement eines Werkzeugs.The present invention relates to a tool and a method for treating a workpiece with a tool element of a tool.

In Fertigungsanlagen, wie Fertigungsstraßen für Fahrzeuge, wie Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, usw., Einrichtungsgegenstände usw., werden oft Werkzeuge eingesetzt, welche Werkstücke behandeln. Solche Werkzeuge sind beispielsweise Werkzeuge zum Nieten oder Schrauben oder Bohren, Stanzen, usw. Ein solches Werkzeug verbindet dabei beispielsweise zwei Enden eines Werkstücks oder zwei oder mehr Werkstücke miteinander mit einem Niet oder einer Schraube. Oder mit dem Werkzeug wird eine Öffnung in das Werkstück gebohrt oder gestanzt.In manufacturing plants, such as production lines for vehicles such as automobiles, airplanes, etc., furnishing articles, etc., tools which treat workpieces are often used. Such tools are, for example, tools for riveting or screwing or drilling, punching, etc. Such a tool connects, for example, two ends of a workpiece or two or more workpieces with each other with a rivet or a screw. Or with the tool, an opening is drilled or punched in the workpiece.

Bei der Serienproduktion in den Fertigungsanlagen wird zum einen ein Vorgang häufig wiederkehrend ausgeführt, oft bei jedem der zu produzierenden Gegenstände. Zudem ist es zur Qualitätssicherung und zur Haltbarkeit der eingesetzten Werkzeuge hierbei erforderlich, dass die Behandlung der Werkstücke mit den Werkzeugen auf eine vorbestimmte Art und Weise ausgeführt wird.In the case of series production in the production plants, on the one hand, a process is frequently repeated, often with each of the articles to be produced. In addition, it is necessary for quality assurance and durability of the tools used that the treatment of the workpieces with the tools is carried out in a predetermined manner.

Somit sind derzeit beispielsweise Blindnietsetzgeräte als Nietwerkzeug im Einsatz, bei welchen die Mindestanpresskraft des Nietgeräts ermittelt wird. Jedoch kommt es trotzdem weiter vor, dass Nietverbindungen von der Steuereinrichtung des Werkzeugs als in Ordnung bewertet werden, obwohl die Nietverbindung nicht die geforderten Qualitätsanforderungen erfüllt.Thus, blind riveting tools are currently in use, for example, as a riveting tool, in which the minimum contact pressure of the riveting tool is determined. However, it still happens that rivet joints are judged to be in order by the controller of the tool, although the rivet joint does not meet the required quality requirements.

Zudem kann es sein, dass dennoch durch die Behandlung des Werkstücks mit dem Werkzeug eine Beschädigung des Werkstücks und/oder des Werkzeugs auftritt.In addition, the treatment of the workpiece with the tool may still cause damage to the workpiece and / or the tool.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkzeug und ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks mit einem Werkzeugelement bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen ein Werkzeug und ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks mit einem Werkzeugelement eines Werkzeugs bereitgestellt werden, bei welchen die vorgegebenen Qualitätsanforderungen für die Behandlung des Werkstücks sicher erfüllt werden können und die Haltbarkeit des Werkzeugs erhöht wird.It is therefore an object of the present invention to provide a tool and a method for treating a workpiece with a tool element, with which the aforementioned problems can be solved. In particular, a tool and a method for treating a workpiece with a tool element of a tool are to be provided, in which the predetermined quality requirements for the treatment of the workpiece can be safely met and the durability of the tool is increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeug nach Patentanspruch 1 gelöst. Das Werkzeug umfasst ein Werkzeugelement zur Behandlung eines Werkstücks, eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer von dem Werkzeugelement auf das Werkstück vor der Behandlung des Werkstücks ausgeübten Anpresskraft, und eine Steuereinrichtung zur Auswertung der von der Erfassungseinrichtung erfassten Anpresskraft und zur Steuerung des Werkzeugs abhängig davon, ob das Ergebnis der Auswertung in einem vorbestimmten Toleranzbereich zwischen einer vorbestimmten maximalen Anpresskraft und einer vorbestimmten minimalen Anpresskraft liegt.This object is achieved by a tool according to claim 1. The tool comprises a tool element for treating a workpiece, a detection device for detecting a pressing force exerted by the tool element on the workpiece before the treatment of the workpiece, and a control device for evaluating the contact force detected by the detection device and for controlling the tool depending on whether the Result of the evaluation in a predetermined tolerance range between a predetermined maximum contact pressure and a predetermined minimum contact force is.

Mit dem Werkzeug ist es möglich, einen für die Auslösekraft des Werkzeugs, die insbesondere eine Anpresskraft ist, geltenden Toleranzbereich vorzubestimmen, in welchem eine Behandlung des Werkstücks vom Werkzeug eingeleitet wird. Damit können Qualitätsmängel und Beschädigungen an Werkstück und Werkzeug verhindert werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein als Nietwerkzeug, insbesondere Blindnietsetzgerät, ausgeführtes Werkzeug vor Überlast beim Setzen der Nieten geschützt wird und die erwartete Qualität der Behandlung des Werkstücks durch das Werkzeug gewährleistet wird.With the tool, it is possible to predetermine a tolerance range for the release force of the tool, which is in particular a contact pressure force, in which a treatment of the workpiece is initiated by the tool. This can prevent quality defects and damage to the workpiece and tool. This can ensure that a tool designed as a riveting tool, in particular Blindnietsetzgerät, is protected from overload when setting the rivets and the expected quality of the treatment of the workpiece is ensured by the tool.

Das Werkzeug ermöglicht somit, die Qualität einer Behandlung eines Werkstücks mit dem Werkzeug, sowie die Haltbarkeit des eingesetzten Werkzeugs deutlich zu verbessern.The tool thus makes it possible to significantly improve the quality of a treatment of a workpiece with the tool, as well as the durability of the tool used.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Werkzeugs sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous further embodiments of the tool are specified in the dependent claims.

Möglicherweise kann die Steuerung des Werkzeugs abhängig von dem Ergebnis der Auswertung eine Behandlung des Werkstücks mit dem Werkzeugelement starten.Depending on the result of the evaluation, the control of the tool may possibly start a treatment of the workpiece with the tool element.

Das Werkzeug kann zudem eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe der vorbestimmten maximalen Anpresskraft und/oder der vorbestimmten minimalen Anpresskraft zur Parametrierung des vorbestimmten Toleranzbereichs aufweisen.The tool may also have an input device for inputting the predetermined maximum contact force and / or the predetermined minimum contact force for parameterizing the predetermined tolerance range.

Es ist auch denkbar, dass die Erfassungseinrichtung zudem zur Erfassung einer durch das Werkzeug zur Behandlung des Werkstücks ausgelösten und vom Werkzeugelement auf das Werkstück einwirkenden Behandlungskraft ausgestaltet ist.It is also conceivable that the detection device is also configured to detect a treatment force triggered by the tool for treating the workpiece and acting on the workpiece from the tool element.

Vorteilhaft hat das Werkzeug zudem ein Gehäuse zur Aufnahme der Erfassungseinrichtung derart, dass die Erfassungseinrichtung die Behandlungskraft unabhängig von der Anpresskraft erfasst, wobei die Behandlungskraft eine Zugkraft beim Setzen eines Niets ist. Durch Erfassen der Behandlungskraft unabhängig von der Anpresskraft ist nur eine Erfassungseinrichtung erforderlichAdvantageously, the tool also has a housing for receiving the detection device such that the detection device detects the treatment force independently of the contact pressure, wherein the treatment force is a tensile force when setting a rivet. By detecting the treatment force regardless of the pressing force, only one detecting means is required

In einer Ausgestaltung ist die Erfassungseinrichtung ein Kraftsensor ist und das Werkzeug in seinem Gehäuse einen Spalt aufweist zum Schutz des Kraftsensors vor plastischer Verformung. Zusätzlich oder alternativ kann das Werkzeug im Gehäuse einen Spalt aufweisen, dessen Abmessung relativ zur Elastizität der Erfassungseinrichtung gewählt ist, Zusätzlich oder alternativ kann das Werkzeug im Gehäuse einen Spalt aufweisen, der sich bei einem Schlag auf das Werkzeugelement schließt, so dass der geschlossene Spalt einen Anschlag des Gehäuses zur Aufnahme der durch den Schlag aufgetretenen Kraft bildet, um eine plastische Verformung der Erfassungseinrichtung zu verhindern. Zusätzlich oder alternativ kann der Spalt eine Feder zur Verlängerung des Wegs zum Schließen des Spalts aufweisen.In one embodiment, the detection device is a force sensor and the tool has a gap in its housing for protection of the force sensor before plastic deformation. Additionally or alternatively, the tool in the housing may have a gap whose dimension is selected relative to the elasticity of the detection device. Additionally or alternatively, the tool may have a gap in the housing which closes upon impact with the tool element, so that the closed gap Stop of the housing for receiving the force occurred by the impact forms to prevent plastic deformation of the detection device. Additionally or alternatively, the gap may have a spring for extending the path for closing the gap.

Es ist möglich, dass die Erfassungseinrichtung über ein Zwischenstück mit dem Werkzeugelement fest verbunden ist, und dass das Werkzeug einen Anschlag aufweist, gegenüber welchem das Zwischenstück derart angeordnet ist, dass es sich beim Bewegen des Werkzeugelements gegen den Anschlag bewegt. Das Werkzeug kann ein Nietwerkzeug oder ein Schraubwerkzeug oder ein Bohrwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug sein.It is possible that the detection device is firmly connected via an intermediate piece with the tool element, and that the tool has a stop against which the intermediate piece is arranged such that it moves when moving the tool element against the stop. The tool may be a riveting tool or a screwing tool or a drilling tool or a punching tool.

Das Werkzeug kann Teil einer Fertigungsanlage zur Fertigung von Gegenständen aus mindestens einem Werkstück sein, wobei das Werkzeug zur Behandlung des Werkstücks zum Einsatz kommt.The tool may be part of a manufacturing plant for manufacturing objects from at least one workpiece, wherein the tool is used for the treatment of the workpiece.

Die Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks mit einem Werkzeugelement eines Werkzeugs nach Patentanspruch 10 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Erfassen, mit einer Erfassungseinrichtung des Werkzeugs, einer vom Werkzeugelement auf das Werkstück vor der Behandlung des Werkstücks ausgeübten Anpresskraft, Auswerten, mit einer Steuereinrichtung des Werkzeugs, der von der Erfassungseinrichtung erfassten Anpresskraft, und Steuern, mit der Steuereinrichtung des Werkzeugs abhängig davon, ob das Ergebnis der Auswertung in einem vorbestimmten Toleranzbereich zwischen einer vorbestimmten maximalen Anpresskraft und einer vorbestimmten minimalen Anpresskraft liegt.The object is also achieved by a method for treating a workpiece with a tool element of a tool according to claim 10. The method comprises the steps: detecting, with a detection device of the tool, a contact force exerted by the tool element on the workpiece before the treatment of the workpiece, evaluating, with a control device of the tool, the contact force detected by the detection device, and control with the control device of Tool depending on whether the result of the evaluation is within a predetermined tolerance range between a predetermined maximum contact force and a predetermined minimum contact force.

Das Verfahren erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Werkzeug genannt sind.The method achieves the same advantages as previously mentioned with respect to the tool.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and to exemplary embodiments. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Fertigungsanlage mit einem Werkzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a block diagram of a manufacturing plant with a tool according to a first embodiment;

2 bis 4 jeweils eine Schnittdarstellung des Werkzeugs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; und 2 to 4 each a sectional view of the tool according to the first embodiment; and

5 eine Schnittdarstellung eines Werkzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 5 a sectional view of a tool according to a second embodiment.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.

1 zeigt sehr schematisch eine Fertigungsanlage 1 zur Fertigung von Gegenständen 2, wobei ein Werkzeug 10 zum Behandeln von Werkstücken 3, 4 beispielsweise zum Setzen von Nieten 5, insbesondere Blindnieten, eingesetzt wird. Die Werkstücke 3, 4 können beispielsweise Karosserieteile eines Fahrzeugs als Gegenstand 2 sein, wobei die Werkstücke 3, 4 mit den Nieten 5 verbunden werden. Hierbei kann das Werkzeug 10 beispielsweise zwei Enden des Werkstücks 2 verbinden oder die Werkstücke 3, 4 oder noch weitere nicht dargestellte Werkstücke miteinander mit einem Niet 5 verbinden. Das Werkzeug 10 ist bei diesem Beispiel also ein Nietwerkzeug und insbesondere ein Blindnietsetzgerät. Das Werkzeug 10 kann jedoch auch ein Schraubwerkzeug und/oder ein Bohrwerkzeug oder ein Stanzwerkzeug sein. 1 shows very schematically a production line 1 for the production of objects 2 , being a tool 10 for treating workpieces 3 . 4 for example, for setting rivets 5 , in particular blind rivets, is used. The workpieces 3 . 4 For example, body parts of a vehicle as an object 2 be, with the workpieces 3 . 4 with the rivets 5 get connected. This can be the tool 10 for example, two ends of the workpiece 2 connect or the workpieces 3 . 4 or even more workpieces not shown together with a rivet 5 connect. The tool 10 So in this example is a riveting tool and in particular a Blindnietsetzgerät. The tool 10 However, it can also be a screwing tool and / or a drilling tool or a punching tool.

Das Werkzeug 10 hat ein Mundstück 11, eine Hülse 12, eine Zwischenhülse 13, ein Gehäuse 14, einen Verschlussflansch 15, einen Dornhalter 16 zum Halten eines Nietdorns als Werkzeugelement 161, ein Zwischenstück 17 mit einer Nietdorn- oder Werkzeugelementdurchführung 171, eine Erfassungseinrichtung 18 mit der Werkzeugelementdurchführung 171, Anschläge 19 und 20, einen Spalt 21, eine Steuereinrichtung 22, eine Eingabeeinrichtung 23, und einen Startschalter 24. Der Dornhalter 16 weist einen Futterbacken, ein Druckstück, eine Feder und ein Futtergehäuse auf, die zur Vereinfachung der Darstellung nicht separat bezeichnet sind. Die Erfassungseinrichtung 18 kann ein Kraftsensor sein.The tool 10 has a mouthpiece 11 , a sleeve 12 , an intermediate sleeve 13 , a housing 14 , a sealing flange 15 , a mandrel holder 16 for holding a rivet mandrel as a tool element 161 , an intermediate piece 17 with a rivet mandrel or tool element leadthrough 171 , a detection device 18 with the tool element leadthrough 171 , Attacks 19 and 20 , a gap 21 , a control device 22 , an input device 23 , and a start switch 24 , The mandrel holder 16 has a chuck, a pressure piece, a spring and a chuck housing, which are not designated separately for ease of illustration. The detection device 18 can be a force sensor.

Gemäß 1 ist das Mundstück 11 fest mit der Hülse 12 verbunden. Die Hülse 12 ist mit der axial verschiebbaren Zwischenhülse 13 verbunden. Der Verschlussflansch 15 hält die Zwischenhülse 13 derart im Gehäuse 14, dass die Zwischenhülse 13 noch um die Abmessung des Spalts 21 axial verschiebbar ist, die in 1 in axialer Richtung des Werkzeugs 10 gezeigt ist. Innen wird der Nietdorn oder das Werkzeugelement 161 für den Niet 5 von dem Dornhalter 16 gehalten. Der Dornhalter 16, das Zwischenstück 17 und die Erfassungseinrichtung 18 sind fest miteinander verbunden und werden von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung beim Setzen des Niets 5 in die Werkstücke 3, 4 um den durch das Setzen entstehenden Hub verschoben. Der Dornhalter 16, das Zwischenstück 17 und die Erfassungseinrichtung 18 bilden eine Nietachse 16, 17, 18. Die Zwischenhülse 13 und das Zwischenstück 17 sind so ausgelegt, dass, beim Verfahren oder Bewegen der Nietachse 16, 17, 18 nach rechts in 1, sich die Zwischenhülse 13 und das Zwischenstück 17 gegen den Anschlag 19 fahren oder bewegen. Beim Verfahren oder Bewegen der Nietachse 16, 17, 18 nach links in 1 fahren oder bewegen sich die Zwischenhülse 13 und das Zwischenstück 17 jedoch gegen den Anschlag 20.According to 1 is the mouthpiece 11 firmly with the sleeve 12 connected. The sleeve 12 is with the axially displaceable intermediate sleeve 13 connected. The sealing flange 15 holds the intermediate sleeve 13 such in the case 14 in that the intermediate sleeve 13 still about the dimension of the gap 21 axially displaceable, the in 1 in the axial direction of the tool 10 is shown. Inside is the rivet mandrel or the tool element 161 for the rivet 5 from the mandrel holder 16 held. The mandrel holder 16 , the intermediate piece 17 and the detection device 18 are firmly connected and are by a drive device, not shown, when setting the rivet 5 in the workpieces 3 . 4 shifted by the stroke resulting from the setting. The mandrel holder 16 , the intermediate piece 17 and the detection device 18 form a riveting axis 16 . 17 . 18 , The intermediate sleeve 13 and the intermediate piece 17 are designed so that, when moving or moving the rivet axis 16 . 17 . 18 to the right in 1 , the intermediate sleeve 13 and the intermediate piece 17 against the attack 19 drive or move. When moving or moving the rivet axle 16 . 17 . 18 to the left in 1 drive or move the intermediate sleeve 13 and the intermediate piece 17 but against the attack 20 ,

Die Qualität der Vernietung mit dem Werkzeug 10 hängt stark davon ab, ob der Niet 5 zu Beginn der Vernietung bereits am Werkstück 3 und/oder 4 anliegt oder nicht.The quality of riveting with the tool 10 depends heavily on whether the rivet 5 at the beginning of riveting already on the workpiece 3 and or 4 is present or not.

Demzufolge ist das Werkzeug 10 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als messendes, insbesondere qualitätsbewertendes, Blindnietsetzgerät ausgestaltet. Mit dem Werkzeug 10 kann eine Anpresskraft FA ermittelt werden, so dass der Kontakt zum Werkstück 3 und/oder 4 sichergestellt wird. Außerdem kann ermittelt werden, ob ein Benutzer des Werkzeugs 10 das Werkzeug 10 mit dem Niet 5 zu sehr an das Werkstück 3 und/oder 4 drückt und dadurch eventuell das Werkstück 3 und/oder 4 verbogen oder zerstört wird. Eine Behandlung des Werkstücks 3 und/oder 4 mit dem Werkzeug 10, also ein Nietvorgang, kann nur gestartet werden, wenn die Anpresskraft FA in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben.As a result, the tool is 10 designed in the present embodiment as a measuring, in particular quality-assessing, Blindnietsetzgerät. With the tool 10 A contact force FA can be determined so that the contact with the workpiece 3 and or 4 is ensured. It can also be determined if a user of the tool 10 the tool 10 with the rivet 5 too much to the workpiece 3 and or 4 pushes and possibly the workpiece 3 and or 4 bent or destroyed. A treatment of the workpiece 3 and or 4 with the tool 10 , ie a riveting operation, can only be started if the contact force FA is within a predetermined tolerance range, as described in more detail below.

Das Werkzeug 10 erfasst mit der Erfassungseinrichtung 18 eine Anpresskraft FA, die von dem Werkzeugelement 16 und dem Niet 5 vor der Behandlung des Werkstücks 3, 4, also zum Setzen eines Niets 5 auf das Werkstück 3, 4 ausgeübt wird. Um eine vorgegebene Qualität der Behandlung mit dem Werkzeug 10 gewährleisten zu können, ist eine minimal aufzubringende Anpresskraft FA_MIN des Werkzeugelements 16 am Werkstück 3, 4 einzuhalten. Zudem sollte eine maximal aufzubringende Anpresskraft FA_MAX zum Setzen eines Niets 5 nicht überschritten werden, um keine Beschädigung des Werkstücks 3, 4 und/oder des Werkzeugs 10 hervorzurufen. Somit bildet die minimal aufzubringende Anpresskraft FA_MIN eine untere Grenze eines Toleranzbereichs T, in welchem eine Behandlung des Werkstücks 3, 4 mit dem Werkzeug 10 zugelassen ist. Die maximal aufzubringende Anpresskraft FA_MAX bildet eine obere Grenze des Toleranzbereichs T. Beim Nieten mit dem Werkzeug 10 wird eine der Anpresskraft FA entgegenwirkende Behandlungskraft FB ausgeübt. Die Anpresskraft FA und die Behandlungskraft FB sind in 1 nur sehr schematisch dargestellt und wirken tatsächlich auf der Nietachse 16, 17, 18 und/oder das Gehäuse 14, wie in 2 und 4 noch genauer gezeigt.The tool 10 detected with the detection device 18 a contact force FA generated by the tool element 16 and the rivet 5 before the treatment of the workpiece 3 . 4 So to put a rivet 5 on the workpiece 3 . 4 is exercised. To a given quality of treatment with the tool 10 to be able to guarantee, is a minimally applied contact force FA _{MIN of} the tool element 16 on the workpiece 3 . 4 observed. In addition, a maximum applied pressure force FA _MAX for setting a rivet should 5 not exceeded, so as not to damage the workpiece 3 . 4 and / or the tool 10 cause. Thus, the minimum applied pressing force FA _{MIN forms} a lower limit of a tolerance range T, in which a treatment of the workpiece 3 . 4 with the tool 10 is allowed. The maximum applied contact force FA _MAX forms an upper limit of the tolerance range T. When riveting with the tool 10 If one of the contact force FA counteracting treatment force FB is exercised. The contact force FA and the treatment force FB are in 1 only shown very schematically and actually act on the rivet axis 16 . 17 . 18 and / or the housing 14 , as in 2 and 4 shown in more detail.

Die vorbestimmte maximale Anpresskraft FA_MAX und/oder die vorbestimmte minimale Anpresskraft FA_MIN kann an der Eingabeeinrichtung 23 von einem Benutzer des Werkzeugs 10 eingegeben werden. Zur Parametrierung des vorbestimmten Toleranzbereichs T kann die Eingabeeinrichtung 23 jedoch zusätzlich oder alternativ mit einer nicht dargestellten externen Einrichtung, wie beispielsweise einer Steuereinrichtung der Fertigungsanlage 1 oder einer anderen über ein Netzwerk verbundenen Einrichtung, zur Eingabe der vorbestimmten maximalen Anpresskraft FA_MAX und/oder der vorbestimmten minimalen Anpresskraft FA_MIN kommunizieren.The predetermined maximum contact force FA _MAX and / or the predetermined minimum contact force FA _MIN can be applied to the input device 23 by a user of the tool 10 be entered. For parameterization of the predetermined tolerance range T, the input device 23 However, in addition or alternatively with an external device, not shown, such as a control device of the manufacturing plant 1 or another device connected via a network, for inputting the predetermined maximum contact force FA _MAX and / or the predetermined minimum contact force FA _MIN .

Mit der Steuereinrichtung 22 kann das Werkzeug 10 bewerten, ob die von der Erfassungseinrichtung 18 erfasste Anpresskraft FA auf die Nieten 5 innerhalb des Toleranzbereichs T liegt oder nicht. Vorzugsweise gibt die Steuereinrichtung 22 das Werkzeug 10 zur Behandlung des Werkstücks 3, 4 nur frei, wenn die von der Erfassungseinrichtung 18 erfasste Anpresskraft FA innerhalb des Toleranzbereichs T liegt.With the control device 22 can the tool 10 evaluate whether that of the capture device 18 detected contact force FA on the rivets 5 within the tolerance range T or not. Preferably, the controller gives 22 the tool 10 for the treatment of the workpiece 3 . 4 only free if that of the detection device 18 detected contact force FA is within the tolerance range T.

Dadurch kann das Werkzeug 10 in der Regel in einer Serienmontage oder Serienproduktion von beispielsweise Fahrzeugen in der Fertigungsanlage 1 eingesetzt werden und trägt dazu bei, Materialverschleiß an Werkstücken und Werkzeugen zu vermindern.This allows the tool 10 usually in a series assembly or series production of, for example, vehicles in the manufacturing plant 1 be used and helps to reduce material wear on workpieces and tools.

Wie bereits zuvor beschrieben, können mit dem Werkzeug 10 insbesondere Karosserieteile der Fahrzeuge als Gegenstände 2 vernietet werden. In der Serienproduktion der Fahrzeuge als Gegenstände 2 ist jeder Nietfall bekannt. Ein Nietfall ist z. B. jede Vernietung innerhalb einer Karosserie eines Fahrzeugs und ist eine Behandlung eines Werkstücks 3, 4 mit dem Werkzeug 10.As previously described, with the tool 10 in particular body parts of the vehicles as objects 2 be riveted. In mass production of vehicles as objects 2 Every rivet case is known. A rivet case is z. For example, any riveting within a body of a vehicle and is a treatment of a workpiece 3 . 4 with the tool 10 ,

Mit dem Werkzeug 10 kann für jede Behandlung eines Werkstücks 3, 4 die minimal aufzubringende Anpresskraft FA_MIN und die maximal aufzubringende Anpresskraft FA_MAX und damit der Toleranzbereich T eingestellt werden. Es kann mit dem Werkzeug 10 also beispielsweise für jeden Nietfall mit Hilfe des Toleranzbereichs T die zulässige Anpresskraft FA eingestellt werden. Die Einhaltung der durch den Toleranzbereich T festgelegten Grenzen für die Anpresskraft FA können daher Voraussetzung für den Start des Nietvorgangs mit dem Werkzeug sein.With the tool 10 can for any treatment of a workpiece 3 . 4 the minimum applied contact force FA _MIN and the maximum applied contact force FA _MAX and thus the tolerance range T are set. It can with the tool 10 Thus, for example, for each rivet case using the tolerance range T, the allowable contact force FA can be set. Compliance with the limits set by the tolerance range T for the contact force FA can therefore be a prerequisite for the start of the riveting operation with the tool.

Demzufolge kann das Werkzeug 10 bei der Serienproduktion beispielsweise nur für einen Nietfall, also eine Behandlung eines Werkstücks 3 und/oder 4, eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass das Werkzeug 10 so programmierbar ist, dass es für jeden Nietfall, also eine Behandlung eines Werkstücks 3 und/oder 4, eigene Kriterien für den Toleranzbereich T hat. As a result, the tool can 10 in series production, for example, only for a rivet, so a treatment of a workpiece 3 and or 4 , are used. However, it is also possible that the tool 10 so programmable is it for every rivet case, so a treatment of a workpiece 3 and or 4 , own criteria for the tolerance range T has.

1 zeigt das Werkzeug 10 beim Start des Vernietens mit dem in das Mundstück 11 eingesteckten Niet 5. In 1 ist die Nietachse 16, 17, 18 gegen den Anschlag 19 gefahren. Wird bei dem in 1 gezeigten Zustand das Werkzeug 10 mit dem eingesteckten Niet 5 gegen das Werkstück 3 und/oder 4 gedrückt, verläuft die Anpresskraft FA von dem Niet 5 durch das Werkzeug 10, wie in 2 mit einem schwarzen Pfeil im oberen Teil des Werkzeugs 10 dargestellt. 1 shows the tool 10 at the start of riveting with the in the mouthpiece 11 inserted rivet 5 , In 1 is the rivet axis 16 . 17 . 18 against the attack 19 hazards. Will be in the in 1 shown state the tool 10 with the inserted rivet 5 against the workpiece 3 and or 4 pressed, the contact force FA extends from the rivet 5 through the tool 10 , as in 2 with a black arrow in the upper part of the tool 10 shown.

Demzufolge werden bei einem Verfahren zur Behandlung eines Werkstücks 3 und/oder 4 mit dem Werkzeugelement folgende Schritte ausgeführt. Zunächst wird die Anpresskraft FA auf das Werkzeugelement 161 oder den Nietdorn mit der Erfassungseinrichtung 18 erfasst, und zwar vor der Behandlung des Werkstücks 3 und/oder 4. Die Anpresskraft FA ist hier die Kraft, die ein Benutzer des Werkzeugs 10 über das Werkzeug 10 oder Werkzeugelement 161 auf den Niet 5 und auf das Werkstück 3 und/oder 4 ausübt. Liegt die so ermittelte Anpresskraft FA innerhalb des Toleranzbereichs T, was von der Steuereinrichtung 22 ausgewertet wird, wie zuvor beschrieben, startet die Steuereinrichtung 22 bei Betätigen des Startschalters 24 einen Nietvorgang mit dem Werkzeug 10. In diesem Fall wird die Nietachse 16, 17, 18 durch die nicht dargestellte Antriebseinrichtung nach links bewegt, wie in 3 gezeigt.Accordingly, in a method of treating a workpiece 3 and or 4 Follow the steps below with the tool element. First, the contact force FA on the tool element 161 or the rivet mandrel with the detection device 18 recorded, before the treatment of the workpiece 3 and or 4 , The contact force FA is here the force that a user of the tool 10 about the tool 10 or tool element 161 on the rivet 5 and on the workpiece 3 and or 4 exercises. If the contact force FA determined in this way lies within the tolerance range T, which is determined by the control device 22 is evaluated, as described above, starts the controller 22 when the start switch is pressed 24 a riveting with the tool 10 , In this case, the rivet axis 16 . 17 . 18 moved by the drive device, not shown, to the left, as in 3 shown.

3 zeigt das Werkzeug 10 im Zustand des Nietens. Beim Nieten bewegt sich die Nietachse 16, 17, 18 nach links in 3. Über den Niet 5, das Mundstück 11 und die Hülse 12 wird die Zwischenhülse 13 nach links mitgezogen, bis diese am Anschlag 19 anschlägt. Der Spalt 21 befindet sich dann an der Seite zum Verschlussflansch 15. Ab diesem Moment beginnt der eigentliche Nietvorgang, bei dem sich der Nietkopf des Niets 5 verformt und zuletzt der Nietdorn abbricht. 3 shows the tool 10 in the state of riveting. When riveting, the rivet axis moves 16 . 17 . 18 to the left in 3 , About the rivet 5 , the mouthpiece 11 and the sleeve 12 becomes the intermediate sleeve 13 pulled to the left, until this stop 19 strikes. The gap 21 is then located on the side to the sealing flange 15 , From this moment begins the actual riveting process, in which the rivet head of the rivet 5 deformed and finally breaks off the rivet mandrel.

4 stellt einen Kraftfluss im Werkzeug 10 beim Vernieten dar. Die Bewegung der Nietachse 16, 17, 18 nach links in 4 erzeugt die Kraft in dem Niet 5. Die Kraft wird einseitig vom Werkzeugelement 161 oder Nietdorn über den Dornhalter 16 und das Zwischenstück 17 an die Erfassungseinrichtung 18 übertragen und kann dort als die Zugkraft oder Behandlungskraft FB gemessen werden. Außen wird die Behandlungskraft FB vom Kopf des Niets 5 über das Mundstück 11, die Hülse 12 und die Zwischenhülse 13 an das Gehäuse 14 übertragen. Somit ist die Erfassungseinrichtung 18 während des Nietvorgangs frei von Druckkräften, wie der Anpresskraft FA, und wird nur mit den Prozess- bzw. Vorgangskräften, der Behandlungskraft FB, beaufschlagt. Über die nicht dargestellte Antriebseinrichtung wird der Kräfteschluss gewährleistet. 4 represents a power flow in the tool 10 during riveting. The movement of the rivet axis 16 . 17 . 18 to the left in 4 generates the force in the rivet 5 , The force is unilaterally from the tool element 161 or rivet mandrel over the mandrel holder 16 and the intermediate piece 17 to the detection device 18 transferred and can be measured there as the tensile force or treatment force FB. Outside, the treatment force FB from the head of the rivet 5 over the mouthpiece 11 , the sleeve 12 and the intermediate sleeve 13 to the housing 14 transfer. Thus, the detection device 18 during the riveting operation free of compressive forces, such as the contact force FA, and is only the process or Vorgangskräfte, the treatment force FB acted upon. About the drive device, not shown, the power decision is guaranteed.

Demzufolge erfasst die Erfassungseinrichtung 18 des Werkzeugs 10 eine auf das Werkstück 3 und/oder 4 ausgeübte Anpresskraft FA vor einer Behandlung des Werkstücks 3 und/oder 4 und gibt die Steuerung des Werkzeugs 10 erst frei, wenn die ausgeübte Anpresskraft FA innerhalb des parametrierten Toleranzbereichs T liegt. Damit wird zum einen eine schlechte Nietverbindung wegen einer zu geringen Anpresskraft FA des Werkzeugelements 161 auf das Werkstück 3 und/oder 4. Zum anderen kann eine Beschädigung des Werkstücks 3 und/oder 4 oder des Werkzeugs 10 aufgrund zu starker Krafteinwirkung verhindert werden.As a result, the detection device detects 18 of the tool 10 one on the workpiece 3 and or 4 applied contact force FA before a treatment of the workpiece 3 and or 4 and gives the control of the tool 10 only released when the applied contact force FA is within the parameterized tolerance range T. Thus, on the one hand, a bad rivet connection due to a too low contact force FA of the tool element 161 on the workpiece 3 and or 4 , On the other hand, damage to the workpiece 3 and or 4 or the tool 10 be prevented due to excessive force.

Somit ist es mit dem Werkzeug 10 möglich, sowohl eine auf das Werkzeug 10 vor der Behandlung des Werkstücks 3, 4 aufgebrachte Anpresskraft FA wirkende, als auch eine vom Werkzeug 10 durch die Behandlung des Werkstücks 3 und/oder 4 aufgebrachte Behandlungskraft FB unabhängig voneinander mit nur einer Erfassungseinrichtung 18 zu erfassen. Es ist also keine zusätzlicher Erfassungseinrichtung 18 erforderlich.Thus it is with the tool 10 possible, both one on the tool 10 before the treatment of the workpiece 3 . 4 Applied contact force FA acting, as well as one of the tool 10 by the treatment of the workpiece 3 and or 4 Applied treatment force FB independently with only one detection device 18 capture. So it is not an additional detection device 18 required.

Das Werkzeug 10 hat einen derartigen mechanischen Aufbau, der es ermöglicht die Anpresskraft FA des Werkzeugs 10 mit der Erfassungseinrichtung 18 für die Behandlungskraft FB zu ermitteln, welche hier die Zugkraft oder Nietzugkraft ist. Dadurch ist mit dem Werkzeug 10 eine Lösung zur Ermittlung der Anpresskraft FA ohne zusätzlichen Kraftsensor bei einem messenden Werkzeug, wie einem Blindnietsetzgerät, bereitgestellt.The tool 10 has such a mechanical structure, which allows the contact force FA of the tool 10 with the detection device 18 for the treatment force FB to determine which is the tensile force or Nietzugkraft here. This is done with the tool 10 a solution for determining the contact force FA without additional force sensor in a measuring tool, such as a Blindnietsetzgerät provided.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in den Spalt 21 eine nicht dargestellte Feder derart eingebaut, dass der Andrück- oder Anpressweg an den vom Spalt 21 gebildeten Anschlag verlängert wird. Dies hat für einen Benutzer des Werkzeugs 10 beim Behandeln eines Werkstücks 3 und/oder 4 eine bessere gefühlte Rückmeldung zur Folge.According to a second embodiment is in the gap 21 a spring, not shown installed so that the pressing or Anpressweg to the gap 21 extended stop is formed. This has for a user of the tool 10 when treating a workpiece 3 and or 4 a better perceived feedback result.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel hat der Spalt 21 in axialer Richtung der Nietachse 16, 17, 18 eine Abmessung, die relativ zur Elastizität der Erfassungseinrichtung 18 derart gewählt ist, dass sich der Spalt 21 bei einem Schlag auf das Werkzeugelement 16 schließt. Dadurch bildet der geschlossene Spalt 21 einen Anschlag des Gehäuses 14 zur Aufnahme der durch den Schlag aufgetretenen Kraft, um eine plastische Verformung der Erfassungseinrichtung 18 zu verhindern.According to a third embodiment, the gap 21 in the axial direction of the rivet axis 16 . 17 . 18 a dimension relative to the elasticity of the detection device 18 is chosen such that the gap 21 with a blow to the tool element 16 closes. This forms the closed gap 21 a stop of the housing 14 for absorbing the force produced by the impact, for a plastic deformation of the detection device 18 to prevent.

Eine derartige Ausgestaltung ist vorteilhaft, wenn das Werkzeug 10 im Zustand von 1 beispielsweise herunterfällt und dadurch einen Schlag auf das Werkzeugelement 161 erhält. Da hierdurch die Erfassungseinrichtung 18 beschädigt werden könnte, sind die Größe des Spalts 11 und die Elastizität der Erfassungseinrichtung 18 aufeinander abgestimmt, wie zuvor beschrieben. Ganz allgemein ist die Erfassungseinrichtung 18 so elastisch und ist der Spalt 21 so klein, dass der Spalt 21 bei einem Schlag auf das Werkzeugelement 161 auf Null reduziert wird und dadurch verschwindet. Anders ausgedrückt, der Spalt 21 wird ein Anschlag, bevor die Erfassungseinrichtung 18 plastisch verformt und somit zerstört wird. Die durch den Schlag auf das Werkzeugelement 161 auftretende Kraft wird dann über den fehlenden oder geschlossenen Spalt 21 direkt an das Gehäuse 14 abgeführt. Hierfür kann der Spalt 21 wenige Zehntel mm, beispielsweise 0,1 bis 0,5 mm, groß sein. Es sind jedoch auch andere Abmessungen für den Spalt 21 möglich.Such a configuration is advantageous when the tool 10 in the state of 1 for example, falling and thereby a blow to the tool element 161 receives. As a result, the detection device 18 could be damaged, are the size of the gap 11 and the elasticity of the detection device 18 coordinated as previously described. In general, the detection device 18 so elastic and is the gap 21 so small that the gap 21 with a blow to the tool element 161 is reduced to zero and thereby disappears. In other words, the gap 21 will be a stop before the detection device 18 plastically deformed and thus destroyed. The one by the blow to the tool element 161 occurring force is then over the missing or closed gap 21 directly to the housing 14 dissipated. For this purpose, the gap 21 a few tenths mm, for example 0.1 to 0.5 mm, be large. However, there are other dimensions for the gap 21 possible.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Werkzeugs 10 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert oder auch weggelassen werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described embodiments of the tool 10 and the method can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features and / or functions of the embodiments described above can be combined as desired or omitted. In addition, the following modifications are conceivable, in particular.

Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and may differ in the exact embodiment of the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are guaranteed.

Claims

Tool ( 10 ), with a tool element ( 161 ) for the treatment of a workpiece ( 3 ; 4 ), a detection device ( 18 ) for detecting one of the tool element ( 161 ) on the workpiece ( 3 ; 4 ) before the treatment of the workpiece ( 3 ; 4 ) applied pressing force (FA), and a control device ( 22 ) for the evaluation of the detection device ( 18 ) detected pressing force (FA) and for controlling the tool ( 10 ) depending on whether the result of the evaluation is in a predetermined tolerance range (T) between a predetermined maximum contact force (FA _MAX ) and a predetermined minimum contact force (FA _MIN ).

Tool ( 10 ) according to claim 1, wherein the control of the tool ( 10 ) depending on the result of the evaluation, a treatment of the workpiece ( 3 ; 4 ) with the tool element ( 161 ) starts.

Tool ( 10 ) according to claim 1 or 2, further comprising an input device ( 23 ) for inputting the predetermined maximum contact force (FA _MAX ) and / or the predetermined minimum contact force (FA _MIN ) for parameterizing the predetermined tolerance range (T).

Tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 18 ) also for capturing one by the tool ( 10 ) for the treatment of the workpiece ( 3 ; 4 ) and from the tool element ( 161 ) on the workpiece ( 3 ; 4 ) acting treatment force (FB) is configured.

Tool ( 10 ) according to any one of the preceding claims, further comprising a housing ( 14 ) for receiving the detection device ( 18 ) such that the detection device ( 18 ) detects the treatment force (FB) independently of the contact force (FA), wherein the treatment force (FB) has a tensile force when setting a rivet ( 5 ).

Tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 18 ) is a force sensor and the tool ( 10 ) in its housing ( 14 ) a gap ( 21 ) for protecting the force sensor from plastic deformation, and / or wherein the tool ( 10 ) in the housing ( 14 ) a gap ( 21 ) whose dimension relative to the elasticity of the detection device ( 18 ) is selected, and / or wherein the tool ( 10 ) in the housing ( 14 ) a gap ( 21 ), which in case of impact on the tool element ( 161 ), so that the closed gap ( 21 ) a stop of the housing ( 14 ) for receiving the force which has occurred due to the impact in order to prevent a plastic deformation of the detection device ( 18 ) and / or wherein the gap ( 21 ) a feather ( 211 ) for extending the path to close the gap ( 21 ) having.

Tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the detection device ( 18 ) via an intermediate piece ( 17 ) with the tool element ( 161 ) and the tool ( 10 ) a stop ( 19 ), opposite which the intermediate piece ( 17 ) is arranged such that it moves when moving the tool element ( 161 ) against the attack ( 19 ) emotional.

Tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the tool ( 10 ) is a riveting tool or a screwing tool or a drilling tool or a punching tool.

Production plant ( 1 ) for producing objects from at least one workpiece ( 3 ; 4 ) with at least one tool ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the tool ( 10 ) for the treatment of the workpiece ( 3 ; 4 ) is used.

Method for treating a workpiece ( 3 ; 4 ) with a tool element ( 161 ) of a tool ( 10 ), with the steps of detecting, with a detection device ( 18 ) of the tool ( 10 ), one of the tool element ( 23 ) on the workpiece ( 3 ; 4 ) before the treatment of the workpiece ( 3 ; 4 ) applied contact force (FA), evaluation, with a control device ( 22 ) of the tool ( 10 ) detected by the detection device ( 18 ) detected pressing force (FA), and control, with the control device of the tool ( 10 ) depending on whether the result of the evaluation is in a predetermined tolerance range between a predetermined maximum contact force (FA _MAX ) and a predetermined minimum contact force (FA _MIN ).