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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen.
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Entsprechende Vorrichtungen zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen sind aus dem Stand der Technik dem Grunde nach bekannt. So sind für unterschiedlichste Fügeverfahren Fügevorrichtung bekannt, welche ein Verbinden zweier Bauteile ohne oder mit Zuhilfenahme eines Verbindungsmittels (z. B. eines Niets und/oder eines Klebstoffs) ermöglichen.
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Nachteilig ist hierbei, dass zur Beurteilung der Qualität der Verbindung lediglich eine visuelle Prüfung der Fügeverbindung und/oder eine Prüfung dieser anhand von mechanischen Größen, z. B. Prüfen, ob ein Spiel zwischen den zu verbindenden Bauteilen vorliegt, erfolgt. Derartige Prüfungen erfolgen typischerweise nach Abschluss des Fügeverfahrens, sodass es insbesondere bei handgehaltenen oder handgeführten Fügewerkzeugen zu Verwechslungen bzgl. der Ausgeführten Fügeverbindungen und der anschließend überprüften Fügeverbindungen kommen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf eine einfache und schnelle sowie kostengünstige Maßnahme eine zuverlässige Beurteilung von Fügeverbindungen ermöglicht.
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Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die hierzu abhängigen Ansprüche betreffen mögliche Ausführungsformen der Vorrichtung. Auch wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, einen die wenigstens zwei Bauteile verbindenden Arbeitsgang zur Ausbildung der Fügeverbindung auszuführen. Die Vorrichtung weist dabei eine lösbar oder unlösbar mit der Vorrichtung verbundene Erfassungseinrichtung auf, welche eingerichtet ist, eine die Fügeverbindung beschreibende Verbindungsinformation zu erfassen. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, eine eine elektrische Größe, insbesondere einen elektrischen Widerstand, zwischen den wenigstens zwei Bauteilen als die Fügeverbindung beschreibende Verbindungsinformation zu erfassen. Mit anderen Worten misst die Erfassungseinrichtung eine elektrische Größe in oder an der erzeugten oder erzeugt werdenden Fügeverbindung der wenigstens zwei Bauteile. Dabei stellt die beschreibende Verbindungsinformation eine, die Fügeverbindung charakterisierende Verbindungsinformation dar. So kann vermittels der Erfassung der elektrischen Größe die Art und Weise der Verbindung der Bauteile erfasst werden. Beispielsweise ist ein über die Fügeverbindung gemessener Übergangswiderstand abhängig vom Material und der Verbindungsqualität, da das Material und ggf. die Temperatur während der Erfassung bekannt ist, kann auf die Verbindungsqualität zurückgeschlossen werden. So können sich z. B. bei einem zu lockeren oder nicht flächigen Anliegen der zu verbindenden Bauteile verkleinerte Kontaktbereiche im Vergleich zu einer ordnungsgemäßen Fügeverbindung ausbilden. Diese reduzierten Kontaktbereiche können die elektrische Leitfähigkeit bzw. einen elektrischen Übergangswiderstand zwischen den Bauteilen verändern und damit einen Hinweis auf eine nicht ordnungsgemäß vorliegende Fügeverbindung geben. So kann die erfasste elektrische Größe eine Aussage zu der Verbindungsqualität der Fügeverbindung ermöglichen.
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Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, eine elektrische Größe der Fügeverbindung nach dem Prinzip einer 4-Leiter-Messmethode, auch als Vierleitermessung bezeichnet, auszuführen. Die Vierleitermessung bezeichnet eine Messung von elektrischen Widerständen mit einem Vierleiteranschluss, wobei Leitungs- und Anschlusswiderstände die Messung grundsätzlich verfälschen können. Bei der Vierleiter-Messanordnung fließt über zwei Leitungen ein bekannter elektrischer Strom durch einen Widerstand. Die am Widerstand abfallende Spannung wird hochohmig über zwei weitere Leitungen abgegriffen und mit einem Spannungsmessgerät gemessen. Der zu messende Widerstand wird ausgehend hiervon nach dem ohmschen Gesetz berechnet. Das Prinzip kann analog bei einer Strommessung mittels eines niederohmigen Shunts angewendet werden, hierbei wird die unbekannte Stromstärke durch einen bekannten Widerstand mittels der abfallenden Spannung ermittelt. Zur Ausführung der Vierleiter-Messmethode kann die Erfassungseinrichtung und die wenigstens zwei zu verbindenden Bauteile mit einer Kelvinkontaktierung versehen sein, oder eingerichtet sein mit Messsonden derart in Kontakt gebracht zu werden, dass eine Kelvinkontaktierung ausgebildet wird.
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Als elektrische Größe ist hierbei eine physikalische Größe zu verstehen, welche der Elektrodynamik zuzuordnen ist. Z. B. betrifft die elektrische Größe sonach eine elektrische Stromstärke, eine elektrische Stromdichte, eine elektrische Ladung, eine elektrische Spannung, ein elektrisches Potential, einen elektrischen Widerstand, einen elektrischen Leitwert, eine elektrische Feldstärke und/oder eine magnetische Feldstärke. Alternativ oder zusätzlich kann als elektrische Größe ein Kontaktwiderstand, auch als Übergangswiderstand bezeichnet, der wenigstens zwei zu verbindenden Bauteile durch die Erfassungseinrichtung erfasst werden.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise eingerichtet ein, eine Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen zu erzeugen, wobei im bestimmungsgemäßen Gebrauch der Bauteile, die Fügeverbindung selbst ein stromleitendes Mittel bildet. Mit anderen Worten wird zumindest abschnittsweise, bevorzugt überwiegend, besonders bevorzugt vollständig, an den die Fügeverbindung ausbildenden Abschnitten zur Verbindung der wenigstens zwei Bauteile eine stromleitende bzw. stromführende Verbindung zur Stromleitung während der bestimmungsgemäßen Nutzung der Bauteile erzeugt. Dadurch, dass die zu verbindenden Bauteile derart ausgelegt sein können, dass diese im Endmontagezustand, d. h. in deren bestimmungsgemäßen Betrieb, eine stromleitende Verbindung ausbilden, kann auf die Verbindungsinformation aus dem Prozess der Erzeugung der Fügeverbindung für eine spätere Beurteilung des elektrischen Verhaltens von einer Kette von miteinander verbundener elektrisch leitfähiger Fügeverbindungen zurückgegriffen werden. So ist es möglich, dass die während der Erzeugung der Fügeverbindung über die Erfassungseinrichtung erfassten und die Fügeverbindung charakterisierende Verbindungsinformation zu einem späteren Zeitpunkt, z. B. bei einem Auftreten von Fehlern in der bestimmungsgemäßen Nutzung der Fügeverbindung zur Fehlersuche herangezogen werden können. So kann z. B. eine elektrische Leitung zwei oder mehr Fügeverbindungen umfassen, welche mit dem hierin beschriebenen Verfahren erzeugt wurden. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt eine Fehlersuche einer, diese elektrische Leitung umfassenden Baugruppe erfolgt, können die während der Erzeugung der Fügeverbindung erfasste bzw. ermittelte Verbindungsinformation berücksichtigt werden, um eine aussagekräftigere Auswertung von im Zuge der Fehlersuche abgegriffenen elektrischen Messwerten zu ermöglichen. Somit kann es vorgesehen sein, dass parallel zu der Erzeugung der Fügeverbindung zumindest ein Bestandteil der erfassungseinrichtungsseitigen Erfassung zur Erzeugung einer Verbindungsinformation ausgeführt wird.
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Eine als Nietverbindung ausgebildete Fügeverbindung kann beispielsweise einen Bestandteil einer, insbesondere stromleitenden, Fixierung einer (Dach-)Antenne eines Fahrzeugs ausbilden. Eine als Crimpverbindung ausgebildete Fügeverbindung kann für herstellerseitige stromführende Verbindungen eines Kabelbaums und/oder für die Reparatur an einem Kabelbaum ausgebildet sein.
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Wenn vorliegend eine Erfassung einer elektrischen Größe während der Erzeugung der Fügeverbindung angezeigt wird, so kann dies direkt während der Verformung eines Bauteils und/oder während der Aufbringung eines Verbindungsmittels (Niet, Klebstoff, o. Ä.) erfolgen und/oder unmittelbar nachdem die Fügeverbindung erzeugt wurde und das hierzu verwendete Werkzeug noch nicht von dem Ort der Fügeverbindung fortbewegt wurde. So kann die Erfassungseinrichtung einen Bestandteil der Vorrichtung bilden, welcher die Fügeverbindung ausbildet und damit auch unmittelbar nach Fertigstellung der Fügeverbindung und noch bevor das hierzu eingesetzte Werkzeug (z. B. Nietsetzgerät, Schweißbrenner, Klebepistole, Crimpzange, usw.) fortbewegt wurde. Damit kann kurz nach Erzeugung der Fügeverbindung sowohl die elektrische Größe, insbesondere der Übergangswiderstand, als auch eine den Fügeprozess mechanisch beschreibende und über eine weitere Erfassungseinrichtung erfasste Größe (z. B. eine Kraft-Weg-Überwachung) ausgewertet werden. Die Kraft-Weg-Überwachung bildet beispielsweise bei einer Crimp- oder Nietverbindung mechanische Größe ab, die ein Sollverhalten des Crimp- oder Nietwerkzeugs während der Erzeugung der Fügeverbindung beschreibt. Befinden sich beide Kriterien in einem definierten Gut-Bereich kann die Fügeverbindung als i. O. deklariert werden.
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Die Erfassung der elektrischen Größe während der Erzeugung der Fügeverbindung kann sich als besonders zweckmäßig erweisen, wenn eine bestimmungsgemäß als elektrische Verbindung genutzte Fügeverbindung über spätere Prüfungen nicht überprüfbar sind, z. B. Potentialausgleiche.
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Sofern die Fügeverbindung in deren bestimmungsgemäßen Gebrauch als stromführende bzw. stromleitende Verbindung ausgebildet ist, kann bei dem Vorliegen einer nicht ordnungsgemäßen Fügeverbindung sich ein zu hoher Übergangswiderstand einstellen, sodass die Funktion dieser Fügeverbindung als stromleitende Verbindung, ein diese stromleitende Verbindung umfassendes Leitungsnetz und damit die Funktion von über diese Leitung mit Strom versorgten Funktionseinheiten beeinträchtigen kann.
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Es ist möglich, dass die Erfassungseinrichtung eingerichtet ist, einen elektrischen Widerstand und/oder eine elektrische Stromstärke und/oder eine elektrische Spannung als die die Fügeverbindung beschreibende Verbindungsinformation zu erfassen. Beispielsweise wird über einen an einem ersten Bauteil anliegenden elektrischen Kontakt Strom über die Fügeverbindung zu dem zweiten Bauteil geleitet und dort über einen zweiten elektrischen Kontakt zu der Erfassungseinrichtung geführt. Hierbei kann beispielsweise, bei Anlegen einer Messspannung, ein Übergangswiderstand der Fügeverbindung erfasst werden. Dieser Übergangswiderstand kann mit einem Sollübergangswiderstandswert abgeglichen werden und sonach eine Aussage über eine i. O. oder n. i. O. Fügeverbindung getroffen werden. Hierzu kann beispielsweise eine Rechnereinheit mit der Erfassungseinrichtung und mit einem Datenspeicher verbunden sein, wobei in dem Datenspeicher durch die Erfassungseinrichtung erfasste Werte und/oder Sollwerte von zu erfassenden Werten abgelegt werden können oder abgelegt sind. Die Rechnereinheit kann eingerichtet sein, einen Vergleich der über die Erfassungseinrichtung erfassten Werte und der Sollwerte auszuführen und insbesondere eine den Vergleich anzeigende Vergleichsinformation zu erzeugen, welche beispielsweise über eine Ausgabeeinheit ausgegeben werden kann.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise zur Erzeugung einer Schweißverbindung eingerichtet sein und die wenigstens zwei Bauteile vermittels eines Schweißverfahrens verbinden. Dabei kann die Vorrichtung eingerichtet sein, vermittels thermischer Energie und einem gleichzeitigen oder anschließenden Zusammenpressen der Bauteile eine Schweißverbindung zu erzeugen, z. B. Widerstandsschweißen. Alternativ kann die Vorrichtung eingerichtet sein, vermittels mechanischer Energie, die in thermische Energie umgewandelt wird, die Schweißverbindung herbeizuführen, z. B. Reibschweißen. Die Vorrichtung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass diese in der Hand eines Werkers gehalten und/oder geführt wird und damit ein zumindest teilweises, insbesondere vollständiges, manuelles Schweißen ermöglicht. Ein etwaiger Zusatzstoff und/oder ein Hilfsstoff (z. B. Schutzgas) können automatisiert und/oder mechanisiert zugeführt werden, wobei der Brenner der Vorrichtung von der Hand des Werkers bewegt und/oder geführt wird. Alternativ kann die Vorrichtung ein vollautomatisiertes Schweißen ausführen. Sofern das Schweißen, insbesondere die Zusatz- und/oder Hilfsstoffzuführung, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, automatisiert erfolgt kann eine durch die Erfassungseinrichtung erzeugte Verbindungsinformation als diesen (teil-)automatisierten Ablauf beeinflussender Input verwendet werden.
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Es ist möglich, dass die Vorrichtung beispielsweise zur Erzeugung einer Crimpverbindung eingerichtet ist und die wenigstens zwei Bauteile vermittels eines Crimpverfahrens verbindet. Damit werden durch Einwirkung der Vorrichtung auf die wenigstens zwei Bauteile diese derart plastisch verformt, dass diese miteinander verbunden werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung eingerichtet sein, ein Bördeln und/oder ein Quetschen und/oder ein Kräuseln und/oder ein Falten der wenigstens zwei Bauteile auszuführen. Insbesondere kann ein erstes Bauteil als Klemmschuh und ein weiteres Bauteil als Endstück eines elektrischen Leitungskabels ausgebildet sein, wobei das Leitungskabel, beispielsweise Litzenenden, in einen Aufnahmebereich des Klemmschuhs eingesetzt werden und anschließend der Aufnahmebereich des Klemmschuhs derart durch Einwirkung der Vorrichtung eine plastische Verformung erfährt, dass die Litzenenden mit dem Aufnahmebereich des Klemmschuhs eine, festgeklemmte, Verbindung eingehen. Durch die Erfassung der elektrischen Größe, insbesondere eines Übergangswiderstands, während oder nach der Erzeugung der Crimpverbindung, kann beispielsweise im Falle einer Verbindung eines Leitungskabels mit einem Drittgegenstand frühzeitig erkannt werden, dass z. B. eine Kabelisolierung des Leitungskabels nicht ordnungsgemäß erfolgte und folglich der Übergangswiderstand nicht dem Sollwert entspricht.
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Es ist möglich, dass die Vorrichtung zur Erzeugung einer Nietverbindung eingerichtet ist und die beiden Bauteile vermittels eines Nietverfahrens verbindet. Die Vorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, wenigstens zwei Bauteile vermittels zumindest eines Vollniets und/oder eines Hohlniets und/oder eines Blindniets und/oder eines Schließringniets und/oder eines Stanzniets zu verbinden. Dadurch, dass die Vorrichtung während oder nach der Ausführung der Nietverbindung eine Prüfung des Übergangswiderstands der Nietverbindung ausführt, kann frühzeitig eine fehlerhafte Nietverbindung identifiziert werden.
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Die Vorrichtung kann optional zur Erzeugung einer Klebeverbindung eingerichtet sein und die beiden Bauteile vermittels eines Klebeverfahrens verbinden. Sonach kann die Vorrichtung ein Klebemittel derart auf eines oder auf beide Bauteile applizieren, sodass nach dessen Aushärtung die Bauteile miteinander verklebt sind. Durch die Erfassung der elektrischen Größe kann beispielsweise erkannt werden, ob ausreichend Klebstoff zwischen den Bauteilen angeordnet wurde.
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Es ist möglich, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, zumindest, bevorzugt ausschließlich, während der Erzeugung der Fügeverbindung die elektrische Größe zwischen den wenigstens zwei Bauteilen zu erfassen. Sofern zumindest teilweise während der Erzeugung der Fügeverbindung eine elektrische Größe erfasst wird, z. B. ein Übergangswiderstand, kann damit verhindert werden, dass die erfassten Werte eine falsche Verbindung betreffen. So kann es fälschicherweise vorkommen, dass - sofern eine Überprüfung bzw. einer Erfassung von die Fügeverbindung charakterisierenden Begebenheiten nach der Erzeugung der Fügeverbindung ausgeführt wird - eine Verwechslung von unterschiedlichen Fügeverbindungen und/oder von unterschiedlichen zusammengefügten Bauteilen zu fehlerhaften Ergebnissen führt. Dies kann dadurch verhindert werden, dass die Vorrichtung zumindest teilweise, insbesondere ausschließlich, während der Erzeugung der Fügeverbindung eine Erfassung der elektrischen Größe ausführt.
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Die Vorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, eine Verbindungsinformation zu erfassen, welche zu wenigstens zwei Phasen während der Erzeugung der Fügeverbindung jeweils eine elektrische Größe erfasst. So kann in einer ersten Phase ein erster Fügeverfahrensschritt und in einer zweiten Phase ein zweiter Fügeverfahrensschritt ausgeführt werden, sodass die erfassten elektrischen Größen bzw. die elektrischen Messwerte eine den jeweiligen Fügeverfahrensschritten zuordenbare Interpretation erlauben. So kann z. B. im Falle einer Nietverbindung im Zuge der Ausführung des Nietverfahrens ein erster Fügeverfahrensschritt das Zusammenlegen der Bauteile und das Anordnen, z. B. das Anfädeln, des Nietmittels umfassen, wobei in dieser Phase eine erste elektrische Größe erfasst wird. Anschließend erfolgt durch Kraftaufbringung der Vorrichtung eine Verformung des Nietmittels, wobei während oder nach dem Abschluss der Verformung des Nietmittels eine weitere elektrische Größe bzw. ein weiterer Messwert erfasst wird. Damit kann es erreicht werden, eine Abweichung einer Ist-Größe bzw. eines Ist-Messwerts von einem Sollwert unterschiedlichen - aus den jeweiligen Fügeverfahrensschritten - stammenden Fehlermöglichkeiten zuzuordnen.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe, den die wenigstens zwei Bauteile verbindenden Arbeitsgang zur Ausbildung der Fügeverbindung zu ändern und/oder zu steuern. So ist es möglich, dass bei Überschreiten oder Unterschreiten von einem für einen definierten Zeitpunkt und/oder für einen definierten Fügeverfahrensschritt zugeordneten Grenzwert ein Abbruch und/oder eine Änderung von, die Vorrichtung zur Ausführung des Arbeitsgangs steuernden Steuerungsparametern erfolgt. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung zur Ausführung der Fügeverbindung vermittels Steuerungssignalen angesteuert werden, wobei in Abhängigkeit der durch die Erfassungseinrichtung erfassten elektrischen Größe während des Fügens eine Veränderung der Steuerungssignale erfolgt. So kann z. B. ein Fügeprozess abgebrochen werden und/oder eine Veränderung der Fügegeschwindigkeit und/oder eine Veränderung einer Fügekraft und/oder über ein Kontaktmittel eine definierte, ggf. Veränderung, einer Krafteinbringung auf die zu verbindenden Bauteile und/oder auf ein Verbindungsmittel während der Erzeugung der Fügeverbindung erfolgen.
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Es ist möglich, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, einen aktuellen Umgebungsparameter einer Umgebung der Vorrichtung bei der Erfassung der elektrischen Größe zu berücksichtigen. Beispielsweise kann durch eine weitere Erfassungseinrichtung die Erfassung einer Temperatur und/oder eines Drucks (z. B. Luftdruck) und/oder einer Luftfeuchtigkeit und/oder einer Materialeigenschaften erfolgen. Hierbei kann die weitere Erfassungseinrichtung beispielsweise eine optische Erfassung wenigstens eines Bauteils, insbesondere beider Bauteile, und/oder eines zur Ausbildung der Fügeverbindung eingesetzten Fügemittels (z. B. Fügemittel) umfassen. So kann beispielsweise durch die optische Erfassung das Material und/oder die Oberflächenbeschaffenheit (Rauheit) wenigstens eines Bauteils und/oder eines Fügemittels umfassen. Eine Erfassung einer Temperatur und/oder eines Luftdrucks und/oder einer Luftfeuchtigkeit kann bei der Interpretation, der durch die Erfassungseinrichtung erfassten elektrischen Größe berücksichtigt werden. So kann beispielsweise ein durch die Erfassungseinrichtung erfasster elektrischer Widerstand zusammen mit einem zeitgleich durch die weitere Erfassungseinrichtung ermittelten Temperaturwert betrachtet werden. Da der über die Fügeverbindung erfasste Widerstandswert eine Temperaturabhängigkeit aufweist, kann bei der Berücksichtigung der Temperatur ein aussagekräftigerer Abgleich der erfassten elektrischen Größe, insbesondere des Widerstandswerts, mit einem Sollwert erfolgen.
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Sofern eine, insbesondere optische, Erfassung des Materials und/oder der Oberfläche wenigstens eines Bauteils und/oder des Fügemittels durch eine weitere Erfassungseinrichtung erfolgt, kann beispielsweise aufgrund der Zuordnung bzw. aufgrund der Berücksichtigung des spezifischen Widerstands des identifizierten Materials wenigstens eines Bauteils und/oder eines Fügemittels eine Aussagekraft der erfassten elektrischen Größe, insbesondere eines Übergangswiderstands, erhöht werden. So kann alternativ oder zusätzlich eine Oberflächenunebenheit wenigstens eines Bauteils und/oder eines Fügemittels in Art und Umfang durch die weitere Erfassungseinrichtung erfasst werden und diese Information bei der Interpretation der erfassten elektrischen Größe, insbesondere eines Übergangswiderstands, berücksichtigt werden.
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Es ist möglich, dass die Vorrichtung eine Ausgabeeinrichtung umfasst oder mit einer solchen verbunden ist, wobei die Ausgabeeinrichtung eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe eine Ausgabeinformation, z. B. eine Warninformation, für einen Nutzer der Vorrichtung auszugeben. Auch kann die Ausgebeeinrichtung dazu verwendet werden, eine durch eine weitere Erfassungseinrichtung erfasste Information, z. B. eine das Material und/oder eine Oberflächeneigenschaft wenigstens eines Bauteils und/oder wenigstens eines Fügemittels beschreibende Information, auszugeben. Die Ausgabeeinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, ein eine Ausgabeinformation auf einem akustisch und/oder optisch und/oder haptisch wahrnehmbaren Weg an einen Nutzer auszugeben. Hierzu kann die Ausgabeeinrichtung z. B. einen Lautsprecher und/oder einen Monitor und/oder eine Vibrationseinrichtung umfassen.
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Neben der Vorrichtung zum Erzeugen einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen, insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte umfasst: (a) Ausführen einen die wenigstens zwei Bauteile verbindenden Arbeitsgang zur Ausbildung der Fügeverbindung; (b) Erfassen einer die Fügeverbindung beschreibenden Verbindungsinformation, (c) Erfassen einer eine elektrische Größe, insbesondere einen elektrischen Widerstand, zwischen den wenigstens zwei Bauteilen als die Fügeverbindung beschreibende Verbindungsinformation. Hierbei kann das Ausführen und das Erfassen der elektrischen Größe zeitlich oder zeitlich versetzt erfolgen. D. h., dass das Ausführen des die Bauteile verbindenden Arbeitsgangs zeitlich vor oder nach oder zeitglich zu dem Erfassen der elektrischen Größe erfolgen kann.
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Sämtliche Vorteile, Einzelheiten, Ausführungen und/oder Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar bzw. anzuwenden.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung einer als Nietverbindung ausgebildeten Fügeverbindung zweier Bauteile gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Erzeugung einer Fügeverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer als Nietverbindung ausgeführten Fügeverbindung 2 zwischen zwei Bauteilen 3, 4. Dabei ist die Vorrichtung 1 eingerichtet, einen die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 verbindenden Arbeitsgang zur Ausbildung der Fügeverbindung 2 auszuführen, hierbei werden zwei Kontaktabschnitte 6, 7 zusammengeführt und damit eine Druckkraft auf ein Fügemittel 8, hier einen beispielhaft als Vollniet ausgebildetes Fügemittel 8, aufgebracht. Dazu weisen die beiden Bauteile 3, 4 jeweils einen Durchbruch auf, der zur Ausführung des Verfahrens in Deckung gebracht wird, insbesondere koaxial zueinander ausgerichtet wird. In diesen durch die Durchbrüche gebildeten Kanal wird das Fügemittel 8 mit einem Schaftabschnitt eingebracht, sodass der Schaft am anderen Ende des Kanals der Durchbrüche der Bauteile 3, 4 herausragt. Sodann erfolgt eine Druckkraftaufbringung, durch welche das Fügemittel 8 eine plastische Verformung, beispielsweise eine Stauchung, erfährt, sodass sich zumindest das in der Zeichnung oben dargestellte Ende des Fügemittels 8 plastisch verformt. Die nach dem Arbeitsgang vorliegende plastische Verformung des oberen Endes des Fügemittels 8 ist in 1 als pilzkopfähnlicher Abschnitt 9 in gepunkteter Linie schematisch dargestellt. Nachdem der untere Abschnitt bereits einen Formschluss mit den beiden Bauteilen 3, 4 und zusätzlich der plastisch verformte Abschnitt 9 eine weitere Querschnittserweiterung des durch die Durchbrüche hindurchgeführten Fügemittels 8 bildet, sind die Bauteile 3, 4 verliersicher zwischen diesen beiden Abschnitten 9 verbunden und bilden eine Nietverbindung aus.
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Die Vorrichtung 1 weist wenigstens eine Erfassungseinrichtung 5, 10 auf, welche eingerichtet ist bzw. sind, eine die Fügeverbindung 2 beschreibende Verbindungsinformation 100 zu erfassen. Hierbei ist die Erfassungseinrichtung 5 eingerichtet, eine eine elektrische Größe, insbesondere einen elektrischen Widerstand, zwischen den wenigstens zwei Bauteilen 3, 4 als die Fügeverbindung 2 beschreibende Verbindungsinformation 100 zu erfassen. Hierzu weist die Erfassungseinrichtung 5 zwei Leitungsverbindungen 11, 12 auf, wobei eine erste Leitungsverbindung 11 die Erfassungseinrichtung 5 mit dem ersten Bauteil 3 und eine weitere Leitungsverbindung 12 die Erfassungseinrichtung 5 mit dem wenigstens einen weiteren Bauteil 4 verbindet. Sodann kann ein elektrischer Strom über die Leitungsverbindungen 11, 12 über die Bauteile 3, 4 und optional auch über das Fügemittel 8 geleitet werden, wobei durch diese Leitung eines elektrischen Stroms über die Fügeverbindung 2 eine die Fügeverbindung 2 in deren Art und/oder Qualität beschreibende Verbindungsinformation 100 erzeugt werden kann bzw. erzeugbar ist.
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Die Leitungsverbindungen 11, 12 sind in der dargestellten Ausführungsform als von den Kontaktflächen 6, 7 getrennt verlaufende Elemente dargestellt, es ist möglich, die Leitungsverbindungen 11, 12, insbesondere mit einer Zwangssteuerung zu einer Relativbewegung der die Kontaktflächen 6, 7 umfassenden Elemente der Vorrichtung 1, zu versehen. Mit anderen Worten kann während einer Zuführung der die Kontaktflächen 6, 7 umfassenden Elemente der Vorrichtung 1 eine hiervon abhängige Bewegung der den Bauteilen 3, 4 zugeordneten Endbereichen der Leitungsverbindungen 11, 12 erfolgen. Damit kann erreicht werden, dass während der Ausführung des die Fügeverbindung erzeugenden Arbeitsgangs, hier das vermittels eines Zusammenführens der Kontaktflächen 6, 7 (vgl. Pfeil 14) vorrichtungsseitig hervorgerufene plastische Verformen des Fügemittels 8 eine Kontaktierung der Leitungsverbindungen 11, 12 mit den Bauteilen 3, 4 erfolgt und sonach eine elektrische Größe, insbesondere ein Übergangswiderstand, der Fügeverbindung 2 erfassbar ist oder erfasst wird.
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Die über die Erfassungseinrichtung 5 erfasste elektrische Größe kann beispielsweise einen elektrischen Widerstand und/oder eine elektrische Stromstärke und/oder eine elektrische Spannung als die die Fügeverbindung 2 beschreibende Verbindungsinformation erfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erfassungseinrichtung 5 als eine berührungslos oder berührend eine elektrische Größe zwischen den Bauteilen 3, 4 und ggf. dem Fügemittel 8 erfassende Einrichtung ausgebildet sein. Eine berührungslos arbeitende Erfassungseinrichtung 5 kann als elektrische Größe z. B. ein Magnetfeld oder eine Änderung eines Magnetfelds im Bereich der Fügeverbindung erfassen.
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Alternativ zu der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 kann die Vorrichtung beispielsweise zur Erzeugung einer Schweißverbindung eingerichtet sein und die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 vermittels eines Schweißverfahrens verbinden. Auch ist es möglich, dass die Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer Crimpverbindung eingerichtet ist und die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 vermittels eines Crimpverfahrens verbindet. Optional kann die Vorrichtung 1 zur Erzeugung einer Klebeverbindung eingerichtet sein und die beiden Bauteile 3, 4 vermittels eines, insbesondere einen Klebstoff einsetzenden, Klebeverfahrens verbinden.
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Die Erfassungseinrichtung 5 ist bevorzugt eingerichtet, zumindest, bevorzugt ausschließlich, während der Erzeugung der Fügeverbindung 2 eine elektrische Größe zwischen den wenigstens zwei Bauteilen 3, 4 zu erfassen. Die Vorrichtung 1 kann ferner eingerichtet sein, eine Verbindungsinformation 100 zu erfassen, welche zu wenigstens zwei Phasen während der Erzeugung der Fügeverbindung 2 jeweils eine elektrische Größe erfasst. So ist es möglich, dass zumindest ein vermittels der Erfassungseinrichtung 5 erfasster Messwert sich auf einen Zeitpunkt während der Erzeugung der Fügeverbindung 2 bezieht und folglich durch den Messwert ein Zwischenstand während der Erzeugung der Fügeverbindung 2 abgebildet wird. Diese Zwischenstandinformation kann verwendet werden, um eine Veränderung von den Fügeprozess beeinflussenden Steuerungsparametern vorzunehmen bzw. erfolgen zu lasen. Zum Beispiel kann ein Stopp des Fügeprozesses bzw. ein Stopp der Vorrichtung erfolgen, sofern die Zwischenstandinformation nicht einem vorbestimmten Referenzwert entspricht oder einen vordefinierten Sollwert über- oder unterschreitet. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung 1 beispielsweise eingerichtet sein, in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Größe, den die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 verbindenden Arbeitsgang zur Ausbildung der Fügeverbindung 2 zu ändern und/oder zu steuern.
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Es ist möglich, neben der Erfassungseinrichtung 5 welche eine elektrische Größe der Fügeverbindung 2 abbildet bzw. eine elektrische Größe zwischen den beiden Bauteilen 3, 4 erfasst, zusätzlich eine weitere Erfassungseinrichtung 10 vorzusehen, welche eingerichtet ist, einen, insbesondere aktuellen, Umgebungsparameter einer Umgebung der Vorrichtung 1 während des Erfassens 102 der elektrischen Größe zu erfassen (Erfassen 108). Dieser über die weitere Erfassungseinrichtung 10 erfasste Umgebungsparameter und die hierbei erzeugte Ergänzungsinformation 107, kann bei einer Interpretation bzw. bei einer Weiterverarbeitung der, aus der eine elektrische Größe der Fügeverbindung 2 erfassenden Erfassungseinrichtung 5 gewonnenen Verbindungsinformation 100 berücksichtigt werden. Die weitere Erfassungseinrichtung 10 kann lösbar oder unlösbar mit der Vorrichtung 1 verbunden sein. Beispielsweise ist die Erfassungseinrichtung 10 als Bestandteil der Vorrichtung 1 ausgebildet, vgl. 1. Alternativ dazu kann die Erfassungseinrichtung 10 eine von der Vorrichtung 1 getrennte Einrichtung ausbilden.
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Eine weitere Erfassungseinrichtung 10 kann beispielsweise als Kamera ausgebildet sein, deren Erfassungsbereich auf die Fügeverbindung gerichtet ist. Vermittels der weiteren Erfassungseinrichtung 10 kann beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit (z. B. die Rauheit) wenigstens eines Bauteils 3, 4 erfasst und in einer Ergänzungsinformation 107 bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann vermittels der weiteren Erfassungseinrichtung 10 die Art des Materials des wenigstens einen Bauteils 3, 4 erfasst werden. Die über die weitere Erfassungseinrichtung 10 gewonnenen Informationen zu der Fügeverbindung 2 (z. B. Oberflächenbeschaffenheit und/oder Material) können verwendet werden, um eine Aussage über die Beschaffenheit und/oder über die Qualität der Fügeverbindung 2 gestützt auf der vermittels der Erfassungseinrichtung 5 erfassten elektrischen Größe zu verbessern.
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In 2 sind grundlegende Verfahrensschritte einer beispielhaften Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens dargestellt. So erfolgt ein Ausführen 101 eines vorrichtungsgestützt erfolgenden Verbindens zweier Bauteile 3, 4 und damit die Ausbildung einer Fügeverbindung 2. Hierzu kann die Vorrichtung 1 durch eine ihr zugeführte oder bereitgestellte Steuerungsinformation 103 gesteuert werden, wobei die Steuerungsinformation 103 Parameter zur Steuerung einzelner, zur Erzeugung der Fügeverbindung 2 bewegter Elemente der Vorrichtung 1 dient. Während der Bewegung, z. B. die Kontaktabschnitte 6, 7 umfassenden, Elemente der Vorrichtung 1 erfolgt durch eine (erste) Erfassungseinrichtung 5 ein Erfassen 102 einer elektrischen Größe der Fügeverbindung, z. B. ein zwischen den zu verbindenden Bauteilen 3, 4 vorliegender Übergangswiderstand. Basierend auf dieser durch die (erste) Erfassungseinrichtung 5 erfassten elektrischen Größe wird über eine Rechnereinheit 9 eine Verbindungsinformation 100 erzeugt. Diese Verbindungsinformation 100 kann im Zuge einer, insbesondere durch eine Rechnereinheit ausgeführten, Analyse 104 und unter Berücksichtigung einer aus einer weiteren Erfassungseinrichtung 10 erfassten weiteren Größe, (z. B. einer Temperatur und/oder einer Oberflächenbeschaffenheit eines Bauteils 3, 4 und/oder eines Materials eines Bauteils 3, 4) und unter Ausführung eines Abgleichs mit einer Referenzinformation 105 eine Bewertungsinformation 106 erzeugt werden. Die aus der weiteren Erfassungseinrichtung 10 durch Erfassen 108 einer weiteren Größe erzeugte Ergänzungsinformation 107 kann als zusätzlicher Input in der Analyse 104 berücksichtigt werden.
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So kann beispielsweise eine Ausgabe der Verbindungsinformation 100 und/oder der einer Referenzinformation 105 und/oder einer Ergänzungsinformation 107 und/oder eine Bewertungsinformation 106 an einer Ausgabeeinrichtung 13 erfolgen. Beispielsweise kann die Ausgabeeinrichtung 13 als Monitor ausgebildet sein und sonach einem Nutzer die entsprechende Information visuell ausgeben bzw. anzeigen.
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Die Bewertungsinformation 106 kann beispielsweise eine Steuerungsinformation 103 zur Ansteuerung der Vorrichtung 1 verwendet werden oder eine solche bilden. Auch kann eine Steuerungsinformation 103 in Abhängigkeit der Bewertungsinformation 106 erzeugt werden. Die Steuerungsinformation 103 kann als Steuerungssignal an einen vorrichtungsseitigen Aktor zum zumindest abschnittsweisen Ausführen 101 des die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 verbindenden Arbeitsgangs zur Ausbildung der Fügeverbindung 2 übermittelt werden.
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Neben der Vorrichtung wird die Erfindung durch ein Verfahren zur Erzeugung einer Fügeverbindung 2 zwischen wenigstens zwei Bauteilen 3, 4, insbesondere unter Verwendung einer hierin beschriebenen Vorrichtung 1, verwirklicht, wobei die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden: (a) Ausführen 101 eines die wenigstens zwei Bauteile 3, 4 verbindenden Arbeitsgangs zur Ausbildung der Fügeverbindung 2; (b) Erfassen 102 einer die Fügeverbindung 2 beschreibenden Verbindungsinformation 100, wobei ein Erfassen 102 einer eine elektrische Größe, insbesondere einen elektrischen Widerstand, zwischen den wenigstens zwei Bauteilen 3, 4 als die Fügeverbindung 2 beschreibende Verbindungsinformation 100, erfolgt oder ausführbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Fügeverbindung
- 3
- erstes Bauteil
- 4
- weiteres Bauteil
- 5
- Erfassungseinrichtung
- 6
- Kontaktabschnitt von 1
- 7
- Kontaktabschnitt von 1
- 8
- Fügemittel
- 9
- Rechnereinheit
- 10
- weitere Erfassungseinrichtung
- 11
- Leitungsverbindung
- 12
- Leitungsverbindung
- 13
- Ausgabeeinrichtung
- 14
- Pfeil
- 100
- Verbindungsinformation
- 101
- Ausführen
- 102
- Erfassen
- 103
- Steuerungsinformation
- 104
- Analyse
- 105
- Referenzinformation
- 106
- Bewertungsinformation
- 107
- Ergänzungsinformation
- 108
- Erfassen
