DE102017223713A1 - Method and device for setting blind rivets or blind rivet nuts - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Setzen von aus Nietschaft (22) und abreißbarem Nietdorn (21) bestehenden Blindnieten (24), bei dem ein Nietdorn (21) gegriffen, ein Nietschaft (22) in eine Nietöffnung (30) eines zu vernietenden Bauteils (31) eingeführt und der gegriffene Nietdorn (21) angezogen wird, mit den während eines Setzvorgangs (50) ausgeführten Schritten:- Erfassen von mit einem zurückgelegten Setzweg (40) korrespondierenden Setzwegd aten;- Erfassen von mit einer aufgebrachten Zugkraft (41) korrespondierenden Zugkraftdaten.Gegenüber dem Stand der Technik wird eine prozesstreuere und vorzugsweise auch realitätsnähere Verarbeitung des Fügeprozesses geschaffen, indem während eines laufenden Setzvorgangs (50) folgende Routine zyklisch und automatisiert durchgeführt wird:- Erfassen der Zugkraft (41)-Setzweg (40)-Daten,- Übertragung der erfassten Zugkraft (41)-Setzweg (40)-Daten an eine Auswerteeinrichtung (16),- Verarbeitung der Zugkraft (41)-Setzweg (40)-Daten in der Auswerteeinrichtung (16),- Bereitstellung zumindest eines Auswertungsresultates zur Analyse und/oder zur zyklischen Steuerung und/oder zur zyklischen Überwachung des Setzvorgangs (50).Method and device for setting blind rivets (24) consisting of rivet shank (22) and tear-off rivet mandrel (21), in which a rivet mandrel (21) is gripped, a rivet shank (22) inserted into a rivet opening (30) of a component (31) to be riveted and the gripped rivet mandrel (21) is tightened, with the steps performed during a setting process (50): - detecting setting path data corresponding to a set travel path (40); - traction data corresponding to an applied pulling force (41) In the prior art, a more process-scattering and preferably also more realistic processing of the joining process is created by performing the following routine cyclically and automatically during a current setting process (50): - detecting the pulling force (41) setting path (40) data, - transmitting the detected traction (41) -Setzweg (40) data to an evaluation device (16), - Processing the traction (41) -Setzweg (40) -Daten in the Ausw erteeinrichtung (16), - Providing at least one evaluation result for analysis and / or cyclic control and / or for cyclical monitoring of the setting process (50).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Setzen von Blindnietelementen oder Blindnietmuttern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 15 und eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.The present invention relates to a method and a device for setting Blindnietelementen or blind rivet nuts according to the preamble of claim 1 and according to the preamble of
Blindnieten ist ein Fügeverfahren, bei dem Nietelemente verwendet werden. Die zu fügenden Bleche und Bauteile werden vor dem Fügen in der Regel vorgelocht. Ein wesentlicher Vorteil des Blindnietens ist, dass nur eine Seite der Fügestelle zugänglich sein muss (einseitige Zugänglichkeit). Beim Blindnieten werden die Fügeteile nicht erwärmt, so dass sie sich nicht verziehen. Es kann zum Verbinden vieler Materialien eingesetzt werden (z.B. Kunststoff mit Metall, faserverstärkter Kunststoff mit faserverstärkten Kunststoff oder Metall) und stellt geringe Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der Fügeteile. Weiter unten sind der Prozessablauf zum Blindnieten detailliert abgebildet und die Bestandteile des Blindnietes benannt. Je nach Materialdickenkombination und Art der Anwendung werden verschiedene Blindniettypen verbaut (z.B. hülsenfaltender Blindniet oder hülsenweitender Blindniet für unterschiedliche Klemmlängenbereiche, mit unterschiedlichen Durchmessern).Blind riveting is a joining process using rivet elements. The sheets and components to be joined are usually pre-punched before joining. An essential advantage of blind riveting is that only one side of the joint must be accessible (one-sided accessibility). In blind riveting, the parts to be joined are not heated so that they do not warp. It can be used to bond many materials (e.g., plastic to metal, fiber reinforced plastic to fiber reinforced plastic, or metal) and has low surface finish requirements for the parts being joined. Below, the process sequence for blind riveting is detailed and the components of the blind rivet are named. Depending on the material thickness combination and the type of application, different blind rivet types are installed (for example, sleeve-folding blind rivet or sleeve-extended blind rivet for different clamping length ranges, with different diameters).
Generell betrifft die Erfindung einseitig setzbare, von zumindest einer Seite nicht oder nur erschwert zugängliche Fügeaufgaben mit Fügeelementen, bei denen ein abreißbarer Dorn zur Übertragung einer Betätigungs-Zugkraft vorgesehen ist. Vorzugsweise betrifft das technische Gebiet teil- oder vollautomatisierte Ausprägungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und zwar sowohl mittels robotischer Betätigung als auch mittels handgehaltener, elektrisch angetriebener und gesteuerter Werkzeuge. Bei dem Verfahren zum Setzen von Blindnieten oder Blindnietmuttern werden vorzugsweise Akkugeräte für den Handbetrieb verwendet. Mittels diesen wird automatisiert, teilautomatisiert oder vollautomatisiert ein Nietdorn gegriffen, ein Nietschaft in eine Nietöffnung eines zu vernietenden Bauteils eingeführt und der gegriffene Nietdorn angezogen. Während dieses Setzvorgangs werden bei der erfindungsgemäßen Gattung eines Nietsetzgerätes bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Schritte ausgeführt:
- 1. Erfassen von mit einem zurückgelegten Setzweg korrespondierenden Setzwegdaten
- 2. Erfassen von mit einer aufgebrachten Zugkraft korrespondierenden Zugkraftdaten.
- 1. detecting set path data corresponding to a traveled set route
- 2. Detecting tensile force data corresponding to an applied tensile force.
Aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine gegenüber dem Stand der Technik prozesstreuere und vorzugsweise auch realitätsnähere Verarbeitung des Fügeprozesses zu schaffen und/oder die Einflussmöglichkeiten auf den Fügeprozess zu steigern. Insbesondere ist es die Aufgabe der Erfindung, die vor der Erfindung standardgemäße Prozesssicherheit und/oder Fügequalität zu verbessern und insbesondere zeitlich aktueller und/oder flexibler bis unabhängig von der Montage- oder Industrieautomationsinfrastruktur zu gestalten.The object of the invention is to provide a process-scattering and preferably also more realistic processing of the joining process compared with the prior art and / or to increase the influence possibilities on the joining process. In particular, it is the object of the invention to improve the standard process reliability and / or joint quality prior to the invention, and in particular to make it more timely and / or more flexible, independent of the assembly or industrial automation infrastructure.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass während eines laufenden, aktuellen Setzvorgangs eine bestimmte Routine zur Erfassung und zur Verarbeitung der erfassten Daten zyklisch und automatisiert durchgeführt wird, nämlich:
- - Erfassen der Zugkraft-Setzweg-Daten,
- - Übertragung der erfassten Zugkraft-Setzweg-Daten an eine Auswerteeinrichtung,
- - Verarbeitung der Zugkraft-Setzweg-Daten in der Auswerteeinrichtung
- - Bereitstellung zumindest eines Auswertungsresultates zur Analyse und/oder zur zyklischen Steuerung und/oder zur zyklischen Überwachung des Setzvorgangs.
- Detecting the draft limit data,
- Transmission of the detected traction-set route data to an evaluation device,
- - Processing the traction-Setzweg-data in the evaluation
- - Provision of at least one evaluation result for analysis and / or for cyclical control and / or for cyclical monitoring of the setting process.
Zyklisch kann dabei sich periodisch wiederholend bedeuten, insbesondere mit einem vorbestimmten Zyklustakt bzw. einer vorbestimmten Zykluszeit. Die Routine wird vorzugsweise mehrfach ausgeführt. Weiter insbesondere wird die Routine während eines Setzvorganges, z.B. vom Einsetzen der Zugkraft bis zum Nietdornabriss, ununterbrochen ausgeführt.Cyclic may mean periodically repeating, in particular with a predetermined cycle cycle or a predetermined cycle time. The routine is preferably executed several times. In particular, the routine is set during a setting process, e.g. from the onset of traction to the rivet mandrel tear, carried out continuously.
Das Merkmal der automatisierten Durchführung umfasst dabei, dass - z.B. mit dem Start eines Setzvorgangs - die Routine automatisch, selbsttätig gestartet und/oder selbsttätig, elektrisch gesteuert und unabhängig von einem Eingabesignal durchgeführt wird. Die zyklische Steuerung und/oder die zyklische Überwachung erfolgen vorzugsweise ebenfalls automatisiert.The feature of the automated implementation comprises that - e.g. with the start of a setting process - the routine is automatically, automatically started and / or automatically, electrically controlled and performed independently of an input signal. The cyclic control and / or the cyclical monitoring preferably also take place automatically.
Mit der zyklischen und automatisierten Erfassung der genannten Daten werden - vorzugsweise zur Echtzeit - realitätsnahe, prozesstreue und aktuelle Parameter des Fügeprozesses nicht nur erfasst, sondern - wiederum vorzugsweise zur Echtzeit - verarbeitet; dadurch steht das Verarbeitungsergebnis während eines aktuellen Fügeprozesses zur Verfügung und kann zur Steuerung und/oder Überwachung und/oder Analyse des aktuellen Setzvorgangs verwendet werden.With the cyclical and automated acquisition of the mentioned data, real-time, process-fidelity and current parameters of the joining process are not only detected, but preferably again in real time. processed; As a result, the processing result is available during a current joining process and can be used to control and / or monitor and / or analyze the current setting process.
Durch diese realitätsnahe Verarbeitung der Prozessdaten ist eine bislang nicht erreichte Transparenz des Fügeprozesses zu gewährleisten und es ist möglich, die bislang nach dem Stand der Technik begrenzten Einflussmöglichkeiten auf den Fügeprozess erheblich zu steigern. Dies kann z.B. dazu verwendet werden, die Prozesssicherheit und/oder die Fügequalität zu verbessern. Beispielsweise können sicherheitskritische bzw. sicherheitsrelevante Prozessdaten des laufenden Fügeprozesses ausgewertet und für die Beeinflussung, insbesondere für eine Steuerung und/oder Regelung des Fügeprozesses verwendet werden.By means of this realistic processing of the process data, a hitherto unachievable transparency of the joining process is to be ensured and it is possible to considerably increase the previously limited influence possibilities on the joining process according to the state of the art. This can e.g. used to improve process reliability and / or joint quality. For example, safety-critical or safety-relevant process data of the current joining process can be evaluated and used for the influencing, in particular for a control and / or regulation of the joining process.
Zudem bietet die Erfindung im Hinblick auf die Transparenz und realitätsnahe, aktuelle Datenverarbeitung die Möglichkeit, den Fügeprozess im Rahmen einer industriellen Montageinfrastruktur oder Fertigungsinfrastruktur autark oder teilautark zu gestalten. Obgleich eine übergeordnete Steuerungsinfrastruktur vorhanden sein kann, bietet die Erfindung die Möglichkeit, auch praktisch unabhängig von solchen Industrieautomatisierungs-Umgebungen flexibel und unabhängig Daten zu verarbeiten und Prozesssicherheit und/oder Fügequalität und/oder Bedienersicherheit zu gewährleisten.In addition, with regard to transparency and realistic, up-to-date data processing, the invention offers the possibility of designing the joining process as autonomous or semi-autonomous within the framework of an industrial assembly infrastructure or production infrastructure. Although a higher-level control infrastructure may be present, the invention offers the possibility of processing data flexibly and independently, virtually independently of such industrial automation environments, and of ensuring process reliability and / or joint quality and / or operator safety.
Schließlich sind erreichbare Vorteile der Erfindung (auf diese wird weiter unten noch näher eingegangen):
- - Vermeidung potentieller Verletzungsgefahr durch Fehlbedienung
- - Reduzierung der für den Bediener notwendigen Arbeitskraft (Entfall mechanischer Andrückkontrolle)
- - Aufbau Mundstück mit weniger Komponenten (mögliche Gewichteinsparung)
- - Möglichkeit das Mundstück schlanker zu gestalten
- - bessere Zugänglichkeit zum Fügepunkt
- - Realisierung schmaler Flansche
- - Rückschluss auf Gesamtbauteildicke anhand Auswertung / Analyse des Kraft-Weg-Verlaufes (z.B. wurde Niet an der Stelle mit der gewünschten Wandstärke, bzw. für den vorgesehenen Klemmbereich verbaut?)
- - Avoidance of potential injury due to incorrect operation
- - Reduction of the labor force necessary for the operator (elimination of mechanical pressure control)
- - Construction mouthpiece with fewer components (possible weight savings)
- - Possibility to make the mouthpiece slimmer
- - better accessibility to the joining point
- - Realization of narrow flanges
- - Conclusion on total component thickness based on evaluation / analysis of the force-displacement curve (eg was rivet installed at the position with the desired wall thickness or for the intended clamping area?)
Die Erfassung der Zugkraft-Setzweg-Daten erfolgt mittels der erfindungsgemäß bereitgestellten Mittel; dies können beispielsweise Kraftsensoren oder Wegsensoren sein. Diese Sensoren können bei einem elektrischen Antrieb beispielsweise durch einen Winkelgeber am Motor realisiert werden, dessen Signale mittels einer Umsetzung in Setzweg-Daten umgewandelt werden. Wenn die Drehbewegung des Elektromotors über eine zum Beispiel Kugelumlaufspindel in eine Linearbewegung umgesetzt wird, so geschieht die Umwandlung einfach durch die Umrechnung des Drehwinkels in Setzweg mittels des charakteristischen Winkel-/Vorschubweg-Verhältnisses der Kugelumlaufspindel. Allgemeiner erfolgt eine Umsetzung durch die Umrechnung des gemessenen Drehwinkels in Setzweg mittels eines charakteristischen Winkel-/Vorschubweg-Verhältnisses der beteiligten mechatronischen Komponenten.The determination of the tensile force-Setzweg data takes place by means of the invention provided; These may be, for example, force sensors or displacement sensors. These sensors can be realized in an electric drive, for example by an angle sensor on the engine whose signals are converted by means of a conversion in Setzweg data. When the rotary motion of the electric motor is converted to linear motion by means of, for example, a ball screw, the conversion simply occurs by converting the rotation angle to the set path by means of the characteristic angular / feed path ratio of the ball screw. More generally, a conversion is carried out by converting the measured angle of rotation in Setzweg by means of a characteristic angular / Vorschubweg ratio of the involved mechatronic components.
Die Kraftauswertung kann beispielsweise über eine Leistungserfassung des Elektromotors geschehen, da die durch den Elektromotor ausgeübte Kraft im Wesentlichen eine eindeutige Funktion (etwa bis auf Spiel und Schlupf der beteiligten Mechanikelemente) der eingeprägten Leistung des Elektromotors darstellt. Auf die weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten der Kraftsensorik wird weiter unten noch näher eingegangen.The force evaluation can be done, for example, via a power detection of the electric motor, since the force exerted by the electric motor is essentially a clear function (for example, to play and slippage of the mechanical elements involved) of the impressed power of the electric motor. The further design possibilities of the force sensor system will be discussed in more detail below.
Die Zugkraft-Setzweg-Daten werden ebenfalls zyklisch und automatisiert an eine Auswerteeinrichtung übertragen. Dabei kann es sich um eine analoge oder digitale Übertragung handeln. Auf der Ebene der Sensorik werden noch analoge Verfahren zur Datenübertragung eingesetzt. Des Weiteren können auch digitale Übertragungsverfahren, wie z.B. im Stand der Technik bekannte, zyklische Sensordaten-Übertragungs-Protokolle verwendet werden. Durch die zyklische Übertragung kann eine zyklische Abarbeitung des gesamten, erfindungsgemäßen Prozesses durchgängig gewährleistet werden.The traction-Setzweg-data are also cyclically and automatically transmitted to an evaluation. This can be an analogue or digital transmission. At the level of sensor technology, analogue methods of data transmission are still being used. Furthermore, digital transmission methods, such as e.g. known in the art, cyclic sensor data transmission protocols are used. Due to the cyclical transmission, a cyclical execution of the entire process according to the invention can be ensured throughout.
Die an die Auswerteeinrichtung übertragenen Zugkraft-Setzweg-Daten werden dort verarbeitet. Auf die nähere Ausgestaltung der Auswerteeinrichtung und des Verarbeitungsprozesses wird später noch näher eingegangen.The transmitted to the evaluation device Zugraft-Setzweg data are processed there. The closer design of the evaluation device and the processing process will be discussed in more detail later.
Es ist wesentlich, dass die Auswertungsresultate während eines laufenden, aktuellen Setzvorgangs zyklisch bereitgestellt werden; damit ist eine zyklische Steuerung des laufenden Setzvorgangs durch die Erfindung ermöglicht anhand der prozessnah erfassten Messdaten.It is essential that the evaluation results are provided cyclically during an ongoing, current setting process; Thus, a cyclical control of the current setting process is made possible by the invention based on the process-related recorded measurement data.
Des Weiteren kann durch die automatisierte, zyklische Bereitstellung des Auswertungsresultates auch eine ebenfalls zyklische Überwachung des Setzvorgangs erfolgen. Damit stellt die Erfindung ein wesentliches Mittel zur Verbesserung der Prozesssicherheit und der laufenden Qualität im aktuellen Setzprozess zur Verfügung.Furthermore, through the automated, cyclical provision of the evaluation result, a likewise cyclical monitoring of the setting process can take place. Thus, the invention provides an essential means for improving process reliability and ongoing quality in the current setting process.
Diese Erfindung beschreibt auch ein messendes Handsetzblindnietgerät (vorzugsweise mit Akkubetrieb), welches einen vollständigen Nietvorgang nur mittels Bauteil (bis Abreißen des Nietdorns) ermöglicht. Sofern kein Bauteil vorhanden ist, wird der Prozess über Echtzeitauswertung der Kraft-Weg-Daten vorzeitig gestoppt, so dass es nicht zum Abreißen des Nietdorns kommt. Des Weiteren kann anhand der Kraft-Weg-Daten der Nietkurve die Bauteilgesamtdicke detektiert werden. This invention also describes a measuring hand-setting blind riveting tool (preferably with battery operation) which allows a complete riveting operation only by means of a component (until the rivet pin is torn off). If no component is present, the process is stopped prematurely via real-time evaluation of the force-displacement data so that the rivet mandrel is not torn off. Furthermore, the total thickness of the component can be detected on the basis of the force-displacement data of the riveting curve.
Es ist ein messendes Blindnietsetzgerät vorgesehen (vorzugsweise akkubetriebenes Handsetzgerät) welches ein Abreißen des Nietdorns ohne Bauteil (im freien Raum) mittels Echtzeitauswertung der gemessenen Kraft-Weg-Daten unterbindet. Die in bisherigen Geräten verwendete mechanische Andrückkontrolle kann mit der neuen Methode ersetzt werden. Damit wird der Bediener entlastet und der Aufbau des Mundstückes vereinfacht (Einsparung von Komponenten). Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.It is provided a measuring Blindnietsetzgerät (preferably battery-powered manual setting device) which prevents tearing of the mandrel without a component (in free space) by means of real-time evaluation of the measured force-displacement data. The mechanical pressure control used in previous devices can be replaced with the new method. This relieves the operator and simplifies the construction of the mouthpiece (saving on components). This will be discussed in more detail below.
Eine besonders prozesstreue Erfassung des Setzvorgangs wird dadurch ermöglicht, dass die Routine mit einer für einen regelmäßigen Setzvorgang charakteristischen Zyklus-Tatzeit durchgeführt wird. Die Zyklus-Taktzeit wird beispielsweise durch eine initiale Konfiguration im Rahmen eines Automationssystems festgelegt oder direkt in der Nietsetzvorrichtung. Bei der Bemessung der charakteristischen Zyklus-Taktzeit kann ein regelmäßiger Setzvorgang zugrunde gelegt werden. Ein regelmäßiger oder typischer Setzvorgang kann in diesem Zusammenhang ein Referenzvorgang sein, der für eine Vielzahl oder für alle Fügeaufgaben verwendbar ist. Als Bemessungsgrundlage für die Zyklus-Taktzeit kann die Zeitspanne zwischen dem Einsetzen der Zugkraft und dem Abriss des Nietdorns verwendet werden. Diese Zeitspanne kann typischerweise Bruchteile von Sekunden, z.B. 10 bis 100 oder 100 bis 1000 Millisekunden, betragen bis hin zu einigen Sekunden. Für die Bemessung der Zyklus-Taktzeit kann auch der charakteristische Zugkraft-Setzweg-Verlauf eines regelmäßigen Setzvorgangs verwendet werden.A particularly process-faithful detection of the setting process is made possible in that the routine is carried out with a characteristic for a regular setting cycle-action time. The cycle cycle time is determined, for example, by an initial configuration in the context of an automation system or directly in the rivet setting device. The design of the characteristic cycle cycle time can be based on a regular setting process. A regular or typical setting operation in this context may be a reference operation that is usable for a variety or for all joining tasks. The basis for the cycle cycle time can be the time between the onset of traction and the rupture of the rivet mandrel. This period of time may typically be fractions of seconds, e.g. 10 to 100 or 100 to 1000 milliseconds, up to a few seconds. For the calculation of the cycle cycle time, the characteristic traction-setting path course of a regular setting process can also be used.
Außerdem kann die Zykluszeit nach Maßgabe einer dem Prozess inhärenten, insbesondere sicherheitstechnisch und/oder qualitätsmanagementtechnisch geforderten, Reaktionszeit, z.B. für die Reaktion auf sicherheitskritische und/oder qualitätskritische Zustände, bemessen werden. Dabei kann es vorkommen, dass im Falle eines Sicherheits- oder Qualitätsrisikos zur Gewährleistung eines sicheren oder qualitativ einwandfreien Prozesses innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne reagiert werden muss, die nach Maßgabe des betreffenden Setzvorgangs oder eines betreffenden, regelmäßigen und/oder typischen Setzvorgangs, bemessen werden kann.In addition, the cycle time can be determined in accordance with a reaction time inherent to the process, in particular safety technology and / or quality management technically required, e.g. for the reaction to safety-critical and / or quality-critical conditions. In the event of a safety or quality risk, it may be necessary to respond to a safe or high-quality process within a very short period of time, which can be measured according to the type of placement process involved, or a relevant, regular and / or typical placement process ,
Des Weiteren kann für die Bemessung der Zykluszeit eine typische, durch die physikalischen Parameter des Setzvorgangs gegebene, erforderliche Reaktionszeit für die Prozesssteuerung verwendet werden. Dadurch wird sichergestellt, dass innerhalb der durch einen typischen Setzvorgang gegebenen, zeitlichen Anforderungen rechtzeitig steuernd in den Prozess eingegriffen werden kann.Furthermore, a typical reaction time required for the process control given by the physical parameters of the setting process can be used for the dimensioning of the cycle time. This ensures that it is possible to intervene in the process in a timely manner within the time requirements imposed by a typical setting process.
Eine Vielzahl oder sogar alle typischen Fügevorgänge können im Sinne der Erfindung im Hinblick auf sicherheitskritische und/oder qualitätskritische Eigenschaften abgedeckt werden, wenn die Taktzeit kleiner oder gleich einer für einen regelmäßigen Setzvorgang charakteristischen Höchsttaktzeit ist. Die Höchsttaktzeit wird dabei aus der Prozesscharakteristik, insbesondere aus der zeitlichen Charakteristik eines typischen oder regelmäßigen Setzvorgangs abgeleitet. Sie kann auch aus den zeitlichen Anforderungen an die sicherheitsgerichteten und/oder qualitätsgerichteten Eigenschaften eines Setzvorgangs abgeleitet werden. Typischerweise kann nach Maßgabe der Anforderungen und des charakteristischen Zeitverlaufs eines Fügeprozesses durch die Erfindung eine zeitnahe, prozesstreue und realistische Erfassung, Überwachung und Steuerung sowie Analyse des aktuellen Fügeprozesses gewährleistet werden. Die charakteristische Höchsttaktzeit kann entweder im Rahmen einer Parametrierung des Systems vorgegeben werden oder auch anhand eines Referenzprozesses bestimmt und konfiguriert oder vorkonfiguriert werden.A multiplicity or even all typical joining processes can be covered within the meaning of the invention with regard to safety-critical and / or quality-critical properties if the cycle time is less than or equal to a maximum cycle time characteristic of a regular setting process. The maximum cycle time is derived from the process characteristic, in particular from the time characteristic of a typical or regular setting process. It can also be derived from the time requirements for the safety-related and / or quality-related properties of a setting process. Typically, according to the requirements and the characteristic time course of a joining process by the invention, a timely, process-true and realistic detection, monitoring and control as well as analysis of the current joining process can be ensured. The characteristic maximum cycle time can either be specified as part of a parameterization of the system or can also be determined and configured or preconfigured using a reference process.
Die Höchsttaktzeit wird dabei vorteilhafterweise anhand etablierter Abtastregeln unter Berücksichtigung der Charakteristik des betreffenden Fügevorgangs ermittelt, In der Zeitdomäne kann eine Höchsttaktzeit z.B. kleiner oder gleich der Hälfte einer für den Prozess charakteristischen Zeiteinheit sein. In der Frequenzdomäne kann eine charakteristische Systemfrequenz bzw. Prozessfrequenz ermittelt werden. Nach den etablierten Abtastregeln würde eine Höchsttaktzeit einer Mindestfrequenz entsprechen, welche größer oder gleich einer halben, für das System charakteristischen Systemfrequenz und/oder einer halben, für den Prozess charakteristischen Prozessfrequenz ist. Dies würde den Abtastregeln des Abtasttheorems entsprechen, dessen Anwendbarkeit auf einen Setzvorgang eine Erkenntnis dieser Erfindung darstellt.The maximum clock time is advantageously determined on the basis of established sampling rules, taking into account the characteristics of the relevant joining operation. In the time domain, a maximum clock time, e.g. less than or equal to half of a time unit characteristic of the process. In the frequency domain, a characteristic system frequency or process frequency can be determined. According to the established sampling rules, a maximum clock time would correspond to a minimum frequency which is greater than or equal to half a system frequency characteristic of the system and / or half a process frequency characteristic of the process. This would correspond to the sampling rules of the sampling theorem, the applicability of which to a set operation constitutes a recognition of this invention.
Eine zuverlässige Funktion der Erfindung wird für eine Vielzahl von Anwendungen gewährleistet, wenn bei einem regelmäßigen Setzvorgang der Nietdorn von einem Zugkrafteinsatz bis zu einem Nietdornabriss angezogen wird und die Höchsttaktzeit kleiner oder gleich der Hälfte, insbesondere kleiner oder gleich einem Zehntel, weiter insbesondere kleiner oder gleich einem Hundertstel, der Zeitdauer zwischen Zugkrafteinsatz und Nietdornabriss ist. Für die Beschreibung eines regelmäßigen (oder typischen) Setzvorgangs wird auf die obigen Ausführungen zu diesem Begriff Bezug genommen. Für einfachere, informationstechnische Systeme und/oder im Falle einfacher Fügesituationen kann die Höchsttaktzeit im oberen Bereich liegen, also beispielsweise nahe der Hälfte bis zu 1/10 der angegebenen Zeitdauer betragen. Wenn leistungsfähigere, informationstechnische Systeme für die Durchführung bzw. Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verfügung stehen und/oder in Fallen anspruchsvollerer Fügesituationen kann die Höchsttaktzeit relativ kurz bemessen werden. Dann kann sie z.B. 0,5 bis 10 Hundertstel oder sogar lediglich 1 bis 5 Tausendstel einer (beispielsweise typisierten) Zeitdauer zwischen Zugkrafteinsatz und Nietdornabriss betragen.A reliable function of the invention is ensured for a variety of applications, if in a regular setting the rivet mandrel is attracted by a tensile force insert to a rivet mandrel break and the maximum cycle time is less than or equal to half, in particular less than or equal to one tenth, more particularly less or equal One hundredth of the time between traction and rivet thorn break. For the description of a regular (or typical) setting process, reference is made to the above remarks on this term. For simpler, information technology systems and / or in the case of simple joining situations, the maximum cycle time can be in the upper range, that is, for example, close to half to 1/10 of the specified time duration. If more powerful, information technology systems for the implementation or control of the method according to the invention are available and / or in cases of demanding joining situations, the maximum cycle time can be measured relatively short. Then it may be, for example, 0.5 to 10 hundredths or even only 1 to 5 thousandths of a (typed, for example) period of time between tensile force application and rivet mandrel tear.
Zuverlässige Ergebnisse im Sinne der Prozesssicherheit und/oder im Sinne der Fügequalität und/oder der Bedienersicherheit sind dadurch gewährleistet, dass die Routine in deterministischer Echtzeit zyklisch durchgeführt wird. Dabei ist durch informationstechnische Vorrichtungen und Verfahren gewährleistet, dass ein Durchlauf einer Routine innerhalb einer festgelegten (determinierten) Zykluszeit erfolgt. Die solchermaßen ausgewählte Zykluszeit wird nach Maßgabe eines typischen, regelmäßigen Setzvorgangs ermittelt, so dass die deterministische Echtzeit praktisch mit einer Prozessechtzeit korrespondiert. Die Prozessechtzeit gewährleistet im Hinblick auf den regelmäßigen Setzvorgang die Einhaltung von prozessinhärenten, physikalischen Erfordernissen, wie z.B. prozesscharakteristischen Zeiteinheiten.Reliable results in the sense of process reliability and / or in terms of joint quality and / or operator safety are ensured by virtue of the fact that the routine is carried out cyclically in deterministic real-time. It is ensured by information technology devices and methods that a run of a routine takes place within a specified (determined) cycle time. The thus selected cycle time is determined in accordance with a typical, regular setting process, so that the deterministic real time practically corresponds to a process real time. In terms of the regular setting process, the process real time ensures compliance with process-related, physical requirements, such as process-characteristic time units.
Die Erfindung hat erkannt, dass für eine Vielzahl von Setzvorgängen die erfindungsgemäßen Vorteile bereits dann erreicht werden, wenn eine deterministische Zyklus-Taktzeit von kleiner oder gleich 50 ms, insbesondere kleiner oder gleich zehn Millisekunden, weiter insbesondere kleiner oder gleich zwei Millisekunden vorgesehen ist. Durch die Angabe solchermaßen geeigneter, deterministischer Zyklus-Taktzeiten wird eine einfache Anwendbarkeit und insbesondere auch eine schnellere und zuverlässigere Konfigurierbarkeit eines erfindungsgemäßen Verfahrens oder Systems erreicht. Typische Zyklus-Taktzeiten liegen vorzugsweise im Bereich zwischen zwei Millisekunden und zehn Millisekunden. Die in diesem Absatz angegebenen, typischen Zyklus-Taktzeiten sind beispielsweise für integrierte, insbesondere auch handgehaltene Nietsetzgeräte anwendbar.The invention has recognized that the advantages according to the invention are already achieved for a large number of setting processes when a deterministic cycle cycle time of less than or equal to 50 ms, in particular less than or equal to ten milliseconds, more particularly less than or equal to two milliseconds, is provided. By specifying such deterministic cycle cycle times, which are suitable in this way, a simple applicability and, in particular, a faster and more reliable configurability of a method or system according to the invention are achieved. Typical cycle cycle times are preferably in the range between two milliseconds and ten milliseconds. The typical cycle cycle times specified in this paragraph are applicable, for example, to integrated, in particular also hand-held, rivet setting devices.
Eine entscheidende Verbesserung der Prozesssicherheit, der Prozessqualität, der Fügequalität und nicht zuletzt auch der Bedienersicherheit wird erreicht, wenn zumindest ein Auswertungsresultat die Prozessinformation umfasst, ob das Bauteil beim Setzvorgang fehlt und/oder fehlerhaft und/oder fehlpositioniert ist (im Folgenden: Bauteilfehler). Z.B. im Bereich des Automobilbaus (z.B. in der PKW-Endmontage) werden überwiegend Handsetzgeräte (z.B. Akkusetzgeräte) verwendet, bei denen der Blindniet zunächst per Hand in das Mundstück eingeführt und der Nietschaft in das dafür vorgesehene Loch gebracht wird. Anschließend wird der Prozess gestartet. Um ein fehlerhaftes Starten des Prozesses ohne Bauteil zu vermeiden, gibt es im Stand der Technik eine mechanische Andrückkontrolle. Dabei handelt es sich um eine Mindestkraft, welche vom Bediener aufzubringen ist, bevor der Prozess ausgelöst werden kann. Neben dem in der Regel bereits relativ hohen Gewicht des batteriebetriebenen Handsetzgerätes wird der Bediener dadurch zusätzlich belastet. Beim Auslösen des Prozesses ohne Bauteil würde beim Abziehen des Nietdorns die Niethülse geschossartig wegfliegen und zu einem hohen Verletzungspotential führen. Der erfindungsgemäße Prozess vermeidet ein Abreißen des Nietdorns ohne Bauteil (im freien Raum) mittels EchtzeitAuswertung der gemessenen Zugkraft-Setzweg-Daten zuverlässig und sicher.A decisive improvement in the process reliability, the process quality, the joining quality and last but not least operator safety is achieved if at least one evaluation result includes the process information as to whether the component is missing during the setting process and / or is faulty and / or mispositioned (hereinafter: component defect). For example, In the field of automobile construction (for example in car final assembly), manual setting devices (for example battery charging devices) are predominantly used in which the blind rivet is first inserted by hand into the mouthpiece and the rivet shank is brought into the hole provided for this purpose. Then the process is started. In order to avoid erroneous starting of the process without a component, there is a mechanical pressure control in the prior art. This is a minimum force to be applied by the operator before the process can be triggered. In addition to the usually already relatively high weight of the battery-powered manual setting device, the operator is additionally burdened. When triggering the process without a component, the rivet sleeve would fly away like a bullet when removing the rivet mandrel and lead to a high injury potential. The process according to the invention avoids tearing off of the rivet mandrel without a component (in free space) by means of real-time evaluation of the measured tensile force-set travel data reliably and reliably.
Abhängig von der Ausgestaltung der Blindnieten oder der Blindnietmuttern sowie ggf. abhängig von der Bauteile- und Systemkonfiguration kommt es im Verlauf der aufgebrachten Zugkraft über den Setzweg zu einem charakteristischen Setzwegplateau. Die Erfindung hat erkannt, dass die vorgenannte Prozessinformation anhand einer automatisierten Erkennung dieses charakteristischen Setzwegplateaus extrahiert werden kann. Eine solche Extraktion der gewünschten Informationen ist informationstechnisch einfach und prozesstechnisch zuverlässig zu bewerkstelligen. Ein Prozessrechner kann beispielsweise den Zugkraft-Setzweg-Verlauf automatisiert auswerten und auf die Charakteristik eines regelmäßigen Setzvorgangs, wie beispielsweise ein Setzwegplateau, überwachen. Typischerweise ist das Setzwegplateau ohne Bauteil signifikant länger. Es kann z.B. eine maximale Länge eines relevanten Setzwegplateaus vordefiniert sein und das aktuelle Setzwegplateau durch Vergleich mit der maximal zulässigen Länge ermittelt werden. Wenn beispielsweise im Zugkraft-Setzweg-Verlauf die maximale Länge des Setzwegplateaus überschritten wird, kann als Auswertungsresultat ausgegeben werden, dass das Bauteil fehlt und/oder fehlpositioniert ist und/oder fehlerhaft ist.Depending on the design of the blind rivets or the blind rivet nuts and possibly depending on the component and system configuration, it comes in the course of the applied tensile force on the set path to a characteristic Setzwegplateau. The invention has recognized that the aforementioned process information can be extracted on the basis of an automated recognition of this characteristic setting path plateau. Such an extraction of the desired information is technically simple and technically reliable to accomplish. A process computer can, for example, automatically evaluate the traction-Setzweg-course and monitor the characteristics of a regular setting process, such as a Setzwegplateau. Typically, the settable path plateau without a component is significantly longer. It can e.g. a maximum length of a relevant Setzwegplateaus be predefined and the current Setzwegplateau be determined by comparison with the maximum allowable length. If, for example, the maximum length of the set path plateau is exceeded in the pull-force set path, it can be output as the evaluation result that the component is missing and / or misplaced and / or is faulty.
Außerdem kann die Extraktion der Prozessinformation im Hinblick auf das Bauteil einfach und zuverlässig dadurch erreicht werden, dass eine automatisierte Erkennung einer Setzweglänge erfolgt. Analog zu den Ausführungen im vorhergehenden Absatz kann bei Überschreitungen einer maximalen Setzweglänge ein entsprechendes Auswertungsresultat übergeben werden.In addition, the extraction of the process information with respect to the component can be achieved simply and reliably by an automated detection of a set path length. Analogous to the statements in the previous paragraph, a corresponding evaluation result can be transferred if a maximum setting path length is exceeded.
Die Extraktion der Prozessinformation kann anhand einer Überwachung der Zugkraft-Setzweg-Daten auf das Einhalten von Hüllkurven und/oder Grenzwertkurven erfolgen. Das hat den Vorteil, dass eine zuverlässige Extraktion über einen zusammenhängenden, auch größeren, Setzwegbereich erfolgen kann. Im Zugkraft-Setzweg-Verlauf kann eine obere Hüllkurve und eine untere Hüllkurve vorgesehen sein, die jeweils mit oberem bzw. unterem Abstand im Wesentlichen einem regelmäßigen Zugkraft-Setzweg-Verlauf folgen. Es können auch Grenzwertkurven vorgesehen sein, die in ihrem Kurvenverlauf Grenzwerte von Setzweg- und/oder Zugkraftdaten repräsentieren, die bei Einhaltung eines regelmäßigen Setzvorgangs nicht unterschritten bzw. nicht überschritten werden sollen. The extraction of the process information can be done by monitoring the tensile force-Setzweg data on the compliance of envelopes and / or limit curves. This has the advantage that reliable extraction can take place over a coherent, even larger, settlement path range. In the traction-Setzweg-course, an upper envelope and a lower envelope may be provided, which follow each with upper or lower distance substantially a regular traction-Setzweg course. Limit curves may also be provided which in their curve represent limit values of settlement path and / or tensile force data which, when a regular setting process is adhered to, should not be exceeded or exceeded.
Eine zuverlässige Erfassung und Auswertung ist bereits dann gegeben, wenn die Prozessinformation anhand einer Überwachung zumindest eines für das Vorhandensein und/oder eine Positionierung und/oder eine Beschaffenheit eines Bauteiles charakteristischen Prozessfensters eines typischen Setzvorgangs extrahiert wird. Dies kann mit informationstechnisch einfachen Mitteln bewerkstelligt werden, indem das Überwachungsfenster auf lediglich eines oder mehrere charakteristischen Prozessfenster des Zugkraft-Setzweg-Verlaufs eingeschränkt wird. Beispielsweise kann ein typisches Prozessfenster den zeitlichen Verlauf kurz vor bis zum Abreißen des Nietdorns umfassen. Das Prozessfenster kann auch anhand eines mittels Referenzprozesses definierten Abschnittes ausgelegt werden. Hierauf wird im Rahmen der Figurenbeschreibung noch näher eingegangen.A reliable detection and evaluation is already given when the process information is extracted by monitoring at least one characteristic for the presence and / or positioning and / or a condition of a component process window of a typical setting process. This can be done with information technology simple means by the monitoring window is limited to only one or more characteristic process window of the traction-Setzweg course. For example, a typical process window may include the time course shortly before the rivet pin is torn off. The process window can also be designed using a section defined by reference process. This will be discussed in more detail in the description of the figures.
Die Frage „Nieten ohne Bauteil (=Prozessabbruch)“ kann also anhand der Kraft-Weg-Daten beantwortet werden:
- - Erkennung Setzwegplateau (Bereich ohne Kraftanstieg aber mit Zunahme des Setzweges von etwa mind. >50%, vorzugsweise >80% der Gesamtmaterialdicke)
- - Setzwegüberprüfung, wobei der Setzweg ohne Bauteil erheblich größer ist
- - Überwachung der Kraft-Weg-Kurve mittels Hüllkurven / Grenzwertkurven (z.B. +/-5% einer gemittelten Kraft-Weg-Kurve)
- - Überwachung der Kraft-Weg-Kurve mittels gezielt definierten Prozessfenstern
- Detection pathway plateau (area without increase in force but with increase of the settlement path of at least> 50%, preferably> 80% of the total material thickness)
- - Setzwegüberprüfung, the Setzweg without component is considerably larger
- - Monitoring of the force-displacement curve using envelopes / limit curves (eg +/- 5% of an averaged force-displacement curve)
- - Monitoring the force-displacement curve using specifically defined process windows
Es wurde bereits weiter oben erwähnt, dass im Stand der Technik eine von einem Bediener aufgebrachte Andruckkraft gemessen wird und eine Mindestkraft erforderlich ist, um das Vorhandensein eines Bauteiles zu detektieren. Dadurch soll ein Setzvorgang bei Bauteilfehler verhindert werden. Die Erfindung macht es nun erstmals möglich, dass die betreffende Prozessinformation auch unabhängig von einer solchen, äußeren, auf das Bauteil, insbesondere von einem Bediener, aufgebrachten Andruckkraft ermittelt wird. Dadurch wird der Setzvorgang in hohem Maße sicher und gleichzeitig für den Bediener leichter, insbesondere mit geringem bis verschwindenden Kraftaufwand, zu bewältigen.It has already been mentioned above that in the prior art a pressure force applied by an operator is measured and a minimum force is required to detect the presence of a component. This is intended to prevent a setting process in the case of component errors. For the first time, the invention makes it possible for the relevant process information to be determined independently of such an external pressure force applied to the component, in particular by an operator. As a result, the setting process to a large extent safe and at the same time for the operator easier, especially with little to vanishing power to cope.
Ein potentielles Sicherheitsrisiko für Bediener und für sich ggf. lokal im Bereich des Setzvorgangs aufhaltende Personen wird wesentlich verringert bis minimiert, wenn bei detektiertem Bauteilfehler ein sicheres Stillsetzen des Setzvorgangs, insbesondere zeitlich sicher vor einem Nietdornabriss, erfolgt; dabei geht die Erfindung davon aus, dass bei einem regelmäßigen Setzvorgang der Nietdorn von einem Zugkrafteinsatz bis zu einem Nietdornabriss angezogen wird. Bei Vorliegen der Prozessinformation „Bauteilfehler“ wird dann das oben genannte, sichere (auch apparativ umgesetzte) Stillsetzen vor dem Nietdornabriss mit Bauteilfehler bewirkt. Auch hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen.A potential safety risk for operators and for possibly locally present in the setting process people is substantially reduced to minimized when a detected component failure is a safe shutdown of the setting process, especially in time before a rivet mandrel break occurs; The invention is based on the assumption that in a regular setting operation the rivet mandrel is attracted by a tensile force insert up to a rivet mandrel tear. If the process information "component error" is present, then the above-mentioned, safe (also in terms of apparatus) shutdown is effected before the rivet mandrel break-off with component failure. This will be discussed further below.
Eine relevante Prozessinformation, die maßgeblich für die Fügequalität der Verbindung ist, ist die lokale Gesamtbauteildicke. Die Erfindung ermöglicht es, diesen wesentlichen Parameter prozesssicher zu erfassen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Qualitätssicherung zu leisten, wenn ein Auswertungsresultat die lokale Gesamtbauteildicke des Bauteils umfasst. Durch die prozessnahe Erfassung der Zugkraft-Setzweg-Daten wird es ermöglicht, die Bauteildicke zuverlässig, zeitnah und genau zu ermitteln und für die Prozesssteuerung, die Analyse oder die Prozessüberwachung zu verwenden.Relevant process information, which is decisive for the joining quality of the connection, is the local overall component thickness. The invention makes it possible to reliably record this essential parameter and thus to make a significant contribution to quality assurance if an evaluation result includes the local overall component thickness of the component. The close-to-process detection of the traction-set path data makes it possible to determine the component thickness reliably, promptly and accurately and to use it for process control, analysis or process monitoring.
Die Erfindung betrifft ebenfalls eine elektrisch betriebene Nietsetzvorrichtung zum Setzen von aus Nietschaft und abreißbarem Nietdorn bestehenden Blindnieten oder Blindnietmuttern, insbesondere Akkugerät für den Handbetrieb, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15, mit einem Gerätekopf, in welchem ein Mechanismus zum Greifen eines Nietdorns vorgesehen ist, mit Zugvorrichtung zum Anziehen eines Nietdorns und mit Antrieb zum Antreiben der Zugvorrichtung, wobei insbesondere zwischen Antrieb und Zugvorrichtung ein Getriebe vorgesehen ist, wobei ein Setzwegsensor derart in der Nietsetzvorrichtung angeordnet ist, dass er mit dem zurückgelegten Setzweg korrespondierende Setzwegdaten erfassen kann, und wobei ein Zugkraftsensor derart in der Nietsetzvorrichtung angeordnet ist, dass er mit der aufgebrachten Zugkraft korrespondierende Zugkraftdaten erfassen kann. Eine solche in Nietsetzvorrichtung hat alle oben genannten Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und eignet sich zur Durchführung desselben. Dazu ist ein Prozesssteuermittel vorhanden, welches umfasst
- - einen zyklischen Kommunikationskanal, über den das Prozesssteuermittel die Zugkraft-Setzweg-Daten empfangen kann,
- - eine Auswerteeinrichtung, die die Zugkraft-Setzweg-Daten verarbeiten kann, und
- - einen zyklischen Steuerkanal, über den die Nietvorrichtung nach Maßgabe eines Auswerteresultates der Auswerteeinrichtung zyklisch zu steuern ist und/oder einen zyklischen Überwachungskanal, über den die Nietvorrichtung nach Maßgabe eines Auswerteresultates der Auswerteeinrichtung zyklisch zu überwachen ist und/oder einen Ausgabekanal, über den ein Auswerteresultat der Auswerteeinrichtung zur weiteren Analyse auszugeben ist.
- - a cyclic communication channel through which the process control means can receive the draft limit data,
- an evaluation device that can process the traction-set route data, and
- a cyclic control channel via which the riveting device is cyclically controlled in accordance with an evaluation result of the evaluation device and / or a cyclic monitoring channel via which the riveting device is cyclically monitored in accordance with an evaluation result of the evaluation device and / or an output channel via which an evaluation result is obtained the evaluation is output for further analysis.
Das Prozesssteuermittel ist vorzugsweise eine informationstechnische Einrichtung, beispielsweise eine Rechnereinheit, die in ein handgehaltenes Gerät integriert oder separat in einer übergeordneten Steuerung verkörpert sein kann. Das Prozesssteuermittel ist über einen zyklischen Kommunikationskanal mit den Zugkraft-Setzweg-Sensoren verbunden, so dass es die Zugkraft-Setzweg-Daten zyklisch empfangen kann. Für die Kommunikation der Sensordaten mit dem Prozesssteuermittel werden übliche Kommunikationsprotokolle verwendet. Solche Kommunikationsprotokolle können beispielsweise analoge oder digitale Kommunikationsmittel sein. Beispielsweise können die Sensoren analoge Spannungssignale ausgeben, die einem Sensorsignal entsprechen. Sie können aber auch einen (vorzugsweise integrierte) digitalen Wandler aufweisen, der die aufgenommenen Sensorsignale im Sinne eines Analog-/Digital-Wandlers in digitale Signale umwandelt und über den zyklischen Kommunikationskanal an das Prozesssteuermittel überträgt. Von dem Kommunikationsprotokoll zwischen Sensoren und Prozesssteuermittel ist auch umfasst, dass ein von den Sensoren erfasstes Signal direkt oder indirekt an einem entsprechenden Eingang (I/O-Schnittstelle, Input/Output-Schnittstelle) das Prozesssteuermittels anliegt.The process control means is preferably an information technology device, for example a computer unit, which can be integrated in a hand-held device or embodied separately in a higher-level controller. The process control means is connected to the traction-set route sensors via a cyclic communication channel so that it can cyclically receive the traction-set route data. For the communication of the sensor data with the process control means usual communication protocols are used. Such communication protocols may be, for example, analog or digital communication means. For example, the sensors may output analog voltage signals that correspond to a sensor signal. However, they can also have a (preferably integrated) digital converter which converts the recorded sensor signals in the sense of an analog / digital converter into digital signals and transmits them via the cyclic communication channel to the process control means. The communication protocol between the sensors and the process control means also includes that a signal detected by the sensors is applied directly or indirectly to the corresponding process input (I / O interface, input / output interface) of the process control means.
Das Prozesssteuermittel umfasst ebenfalls eine Auswerteeinrichtung; diese kann apparativ in die Nietsetzvorrichtung integriert oder übergeordnet zu der Nietsetzvorrichtung sein. Die Auswerteeinrichtung kann die Zugkraft-Setzweg-Daten, vorzugsweise zyklisch, verarbeiten. Das Auswerteresultat wird durch das Prozesssteuermittel dazu verwendet, die Nietsetzvorrichtung über einen zyklischen Steuerkanal zyklisch zu steuern und/oder über einen zyklischen Überwachungskanal zyklisch zu überwachen und/oder es wird über einen Ausgabekanal zur weiteren Analyse ausgegeben. Der letztgenannte Ausgabekanal kann, muss aber nicht zyklisch ausgestaltet sein.The process control means likewise comprises an evaluation device; this can be integrated into the rivet setting device or superordinate to the rivet setting device. The evaluation device can process the traction-set route data, preferably cyclically. The evaluation result is used by the process control means to cyclically control the rivet setting device via a cyclic control channel and / or to cyclically monitor it via a cyclic monitoring channel and / or output via an output channel for further analysis. The latter output channel can, but does not have to be, configured cyclically.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen, die in den beigefügten Figuren gezeigt sind, näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine teilweise geschnittene Ansicht auf eine erfindungsgemäße Nietsetzvorrichtung, in der die Funktionskomponenten als Funktionsblöcke schematisch gezeigt sind, -
2 eine seitliche Draufsicht auf einen Blindniet, dessen Schaft teilweise geschnitten dargestellt ist, -
3 eine seitliche Ansicht im zeitlichen Verlauf eines regelmäßigen Setzvorgangs, wozu eine Abfolge von Ansichten dem zeitlichen Ablauf folgend nacheinander dargestellt sind, -
4 ein Zugkraft-Setzweg-Diagramm, in dem die Verläufe eines im Wesentlichen regelmäßigen Setzvorgangs und eines Setzvorgangs mit Bauteilfehler gezeigt sind.
-
1 a partially sectioned view of a Nietsetzvorrichtung invention, in which the functional components are shown schematically as function blocks, -
2 a lateral plan view of a blind rivet, whose shaft is shown partially cut, -
3 a side view in the time course of a regular setting process, for which a sequence of views following the time sequence are shown sequentially, -
4 a tensile force-Setzweg-diagram, in which the courses of a substantially regular setting operation and a setting operation are shown with component failure.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen grob schematisch erläutert. In den Zeichnungen sind gleiche oder funktionsgleiche Merkmale mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes in der Beschreibung angegeben ist. Beschriebene Merkmale in den Figuren sind separat und unabhängig von anderen in den Figuren enthaltenen, gegenüber diesen beschriebenen Merkmalen unabhängig realisierbaren Eigenschaften oder Ausgestaltungen - soweit nichts anderes angegeben ist.The invention will be explained roughly schematically with reference to embodiments and drawings. In the drawings, the same or functionally identical features are given the same reference numerals, unless otherwise specified in the description. Described features in the figures are separate and independent of other contained in the figures, with respect to these described characteristics independently realizable properties or embodiments - unless otherwise stated.
Über einen Kabelbaum
Mit einem Startschalter
Ferner ist ein Nietdornbehälter
Zur Ermittlung eines Weges ist ein Setzwegsensor
Zwischen einem Gerätekopf
Das Nietsetzgerät
Zum besseren Verständnis der Erfindung ist der Aufbau eines Blindniets
Der Blindniet
Ebenfalls zum besseren Verständnis der Erfindung wird der Ablauf eines regelmäßigen Setzvorgangs
In der zweiten Darstellung von links der
In der dritten Darstellung von links der
Unter Verwendung des gezeigten Nietsetzgerätes
Mit dem Nietsetzgerät
Der Nietdorn
Das Prozesssteuermittel
Es ist eine besondere Erkenntnis der Erfindung, dass das Bauteil
Für die Überwachung, insbesondere die Qualitätsüberwachung der Fügeverbindung ist eine Bauteildicke
Neben der Kraft-Weg-Auswertung kann gleichermaßen der Drehmoment-Drehwinkel-Verlauf (Drehmoment der Zugspindel als Äquivalent für die Zugkraft und Drehwinkel als Äquivalent für den Zugweg) bewertet werden. Des Weiteren kann auch die Antriebsleistung oder der Antriebsstrom als Kraftäquivalent und die Prozesszeit als Wegäquivalent verwendet werden.In addition to the force-displacement evaluation, the torque-rotation angle profile (torque of the tension spindle as equivalent for the tensile force and rotation angle as equivalent for the tensile travel) can likewise be evaluated. Furthermore, the drive power or drive current can be used as a force equivalent and the process time as a path equivalent.
Der regelmäßige Verlauf
Wenn man davon ausgeht, dass bei einem regelmäßigen Setzvorgang
Desgleichen ist ersichtlich, dass die Prozessinformation so auch sicher vor einem Nietdornabriss
Auch die gezeigte Setzweglänge
In der
Alle hierin genannten Referenzwerte können auch anhand eines oder mehrerer Referenz-Setzvorgänge oder regulären Setzvorgänge
Schließlich kann auch ein charakteristisches Prozessfenster
Anhand des erfassten Verlaufs
Die Gesamtbauteildicke kann auch indirekt ermittelt werden, indem beispielsweise die Schaftlänge
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Akkumulatoraccumulator
- 22
- Schnittstelleinterface
- 33
- Kabelbaumharness
- 44
- Startschalterstarting switch
- 55
- Elektromotorelectric motor
- 66
- Getriebetransmission
- 77
- KugelumlaufspindelBall screw
- 88th
- SetzwegsensorPut displacement sensor
- 99
- ZugkraftsensorTension sensor
- 1010
- Gerätekopfunit head
- 1111
- Steuerelektronik/ProzesssteuermittelElectronic control system / process control means
- 1212
- NietdornbehälterNietdornbehälter
- 1313
- Geräteachsefeedback shaft
- 1414
- Funkmodulradio module
- 1515
- übergeordnete Steuerunghigher-level control
- 16 16
- Auswerteeinrichtungevaluation
- 2020
- Nietsetzgerät/NietsetzvorrichtungRivet setting / rivet setting
- 2121
- NietdornMandrel
- 2222
- Nietschaftrivet
- 2323
- Nietdornkopfmandrel head
- 2424
- BlindnietRivet
- 2525
- Setzkopfsetting head
- 2626
- SchaftdurchmesserShaft diameter
- 2727
- DorndurchmesserMandrel diameter
- 2828
- Sollbruchstelle (Schaftbruch)Breaking point (shaft break)
- 2929
- Schaftlängeshaft length
- 3030
- DurchgangslochThrough Hole
- 3131
- Bauteil/FügepaarungMember / joining mating
- 3232
- setzseitiger Fügepartneron-site joining partner
- 3333
- rückseitiger Fügepartnerback joining partner
- 3434
- FugeGap
- 3535
- Gestauchter SchaftbereichSquashed shaft area
- 3636
- gesetzter Niet ohne Nietdornset rivet without rivet mandrel
- 3737
- Bauteildickecomponent thickness
- 4040
- Setzwegsetting distance
- 4141
- Zugkrafttraction
- 4242
- Zugkrafteinsatztraction use
- 4343
- NietdornabrissNietdornabriss
- 4444
- Setzwegplateau ohne BauteilSettable path plateau without component
- 4545
- SetzweglängeSetzweglänge
- 4646
- obere Hüllkurveupper envelope
- 4747
- untere Hüllkurvelower envelope
- 4848
- charakteristisches Prozessfenstercharacteristic process window
- 5050
- regelmäßiger Setzvorgangregular setting process
- 5151
- Abrisskraftrupture force
- 5252
- regelmäßiger Setzvorgangregular setting process
- 5353
- Setzvorgang ohne BauteilSetting process without component
- 5454
- Wegverlängerungpath extension
- 5555
- Nietdornabriss ohne BauteilRivet thorn break without component
- FF
- Andruckkraftpressure force
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013221792 [0004]DE 102013221792 [0004]
Claims (17)
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---|---|---|---|
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-
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Legal Events
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R163 | Identified publications notified |