DE102022122238A1 - Riveting device with process monitoring - Google Patents

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DE102022122238A1
DE102022122238A1 DE102022122238.1A DE102022122238A DE102022122238A1 DE 102022122238 A1 DE102022122238 A1 DE 102022122238A1 DE 102022122238 A DE102022122238 A DE 102022122238A DE 102022122238 A1 DE102022122238 A1 DE 102022122238A1
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Klaus Reitzig
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Abstract

Die Offenbarung betrifft ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung. Dieser umfassend einen Druckerzeuger, welcher über einen Schnellkupplung mit einem selbstschließenden Hydraulikventil mit einem Nietaufsatz verbunden ist. In einem Hydraulikbereich des Druckerzeugers ist ein Drucksensor angeordnet, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.The disclosure relates to a riveting device with a process monitor. This includes a pressure generator, which is connected via a quick coupling with a self-closing hydraulic valve with a rivet attachment. A pressure sensor is arranged in a hydraulic area of the pressure generator, via which the force generated by the rivet attachment can be deduced.

Description

Gebiet der Erfindungfield of invention

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Nietgerät mit einer Prozessüberwachung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein handgeführtes hydraulisches Nietgerät mit einem pneumatisch-hydraulisch arbeitendem Druckübersetzer.The invention relates to a hydraulic riveting device with process monitoring. In particular, the invention relates to a hand-held hydraulic riveting tool with a pneumatic-hydraulic pressure booster.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Es ist bekannt, Nietgeräte mit einer sogenannten Prozessüberwachungseinrichtung auszurüsten. So zeigt beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 102 48 298 A1 ein Nietgerät, bei welchem anhand eines Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlaufs geprüft werden kann, ob ein Nietvorgang ordnungsgemäß ausgeführt wurde. Es ist insbesondere bekannt, einen Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlauf aufzunehmen und zu überprüfen, ob dieser Verlauf innerhalb von in der Prozessüberwachungseinrichtung gespeicherten Prozessfenstern liegt.It is known to equip riveting tools with a so-called process monitoring device. For example, the disclosure document shows DE 102 48 298 A1 a riveting tool in which a force-displacement or force-time curve can be used to check whether a riveting process has been carried out correctly. In particular, it is known to record a force-displacement or force-time profile and to check whether this profile lies within the process windows stored in the process monitoring device.

Ist beispielsweise die für den Niet eingebrachte Bohrung zu dick, so steigt die Kraft langsamer an, was von der Prozessüberwachungseinrichtung erkannt wird. In einem derartigen Fall kann die Prozessüberwachungseinrichtung den Nietvorgang abbrechen oder zumindest eine Fehlermeldung liefern.For example, if the hole made for the rivet is too thick, the force increases more slowly, which is recognized by the process monitoring device. In such a case, the process monitoring device can interrupt the riveting process or at least provide an error message.

Mit derartigen Nietgeräten können insbesondere bei belasteten Strukturen, bei denen ein Versagen der Nietverbindung eine hohe Unfallgefahr verursachen würde, wie beispielsweise im Bereich Avionik und Automotive, hinsichtlich der Qualität überprüft werden.With such riveting devices, the quality can be checked, particularly in the case of stressed structures in which failure of the riveted connection would cause a high risk of accidents, such as in the avionics and automotive sectors.

Vorstehend genannter Stand der Technik bezieht sich auf ein Handnietgerät, bei welchem der Griff ein topfförmiges Gehäuse für den Pneumatikkolben aufweist und bei welchem ein Hub des Pneumatikkolbens genau einem Hub des Hydraulikkolbens entspricht.The prior art mentioned above relates to a hand-held riveting tool in which the handle has a pot-shaped housing for the pneumatic piston and in which a stroke of the pneumatic piston corresponds exactly to a stroke of the hydraulic piston.

Die Kraft, welche der Zugspannung entspricht, kann dabei mittels eines Kraftsensors, wie beispielsweise eines Dehnmessstreifens, abgenommen werden, welcher sich an der Zugvorrichtung befindet.The force, which corresponds to the tensile stress, can be measured using a force sensor, such as a strain gauge, which is located on the traction device.

Die Offenlegungsschrift EP 3 360 647 A1 (Erfinder Klaus Reitzig) zeigt ein Nietgerät, bei dem ein pneumatisch-hydraulisch arbeitender Druckerzeuger mit einem Nietaufsatz verbunden ist. Der Nietaufsatz umfasst einen Arbeitskolben für ein Zieh- oder Presswerkzeug, insbesondere ein Blindnietgerät oder ein Nietbügel.The disclosure document EP 3 360 647 A1 (Inventor Klaus Reitzig) shows a riveting tool in which a pneumatic-hydraulic pressure generator is connected to a riveting attachment. The rivet attachment includes a working piston for a pulling or pressing tool, in particular a blind rivet tool or a rivet clip.

So kann ein modulares System bereitgestellt werden, bei welchem der Druckerzeuger für verschiedene Arten von Press- und Ziehwerkzeugen verwendet werden kann.A modular system can thus be provided in which the pressure generator can be used for different types of pressing and drawing tools.

Die Integration der aus vorstehend genanntem Stand der Technik bekannten Prozessüberwachung wäre auch bei einem derartigen Werkzeugsystem möglich. Dies würde allerdings erfordern, dass jeder einzelne Nietaufsatz mit einem Kraftsensor und den entsprechenden Anschlüssen ausgestattet sein müsste. Dies ist nicht nur aufwendig, sondern auch insofern nachteilig, als dass bei dem an dem Nietaufsatz angebrachten Elektronikteilen die Gefahr größer ist, dass diese bei der Benutzung des Werkzeugs beschädigt werden.The integration of the process monitoring known from the prior art mentioned above would also be possible with such a tool system. However, this would require that each individual rivet attachment be equipped with a force sensor and the appropriate connections. This is not only expensive, but also disadvantageous insofar as the electronic parts attached to the rivet attachment are at greater risk of being damaged when the tool is used.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Nietgerät mit einem modular verbindbaren Nietaufsatz auf einfache Weise mit einer Prozessüberwachung auszustatten.In contrast, the invention is based on the object of simply equipping a riveting tool with a rivet attachment that can be connected in a modular manner with process monitoring.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the Invention

Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung nach Anspruch 1 gelöst.The object of the invention is already achieved by a riveting device with process monitoring according to claim 1 .

Bevorzugte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.Preferred exemplary embodiments and developments of the invention can be found in the subject matter of the dependent claims, the description and the drawings.

Die Erfindung betrifft ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung.The invention relates to a riveting device with process monitoring.

Unter einem Nietgerät werden insbesondere Geräte zum Setzen von Stanznieten, Blindnieten, Nietmuttern etc. verstanden. Ein derartiges Nietgerät umfasst beispielsweise im Falle eines Blindnietgeräts eine Zugvorrichtung, mittels der am Nietstift gezogen wird, bis dieser abreißt. Weiter gibt es Nietbügel, die entweder auf der der Pressvorrichtung gegenüberliegenden Seite eine Matrize zur Formung des Niets aufweisen oder mittels der zweiteilige Niete von beiden Seiten verarbeitet werden.A riveting device is understood to mean, in particular, devices for setting punch rivets, blind rivets, rivet nuts, etc. Such a riveting device comprises, for example in the case of a blind riveting device, a pulling device, by means of which the riveting pin is pulled until it breaks off. There are also rivet brackets that either have a die on the side opposite the pressing device for forming the rivet or are used to process two-part rivets from both sides.

Das Nietgerät umfasst einen Druckerzeuger.The riveting device includes a pressure generator.

Der Druckerzeuger ist insbesondere als pneumatisch-hydraulisch arbeitender Druckerzeuger ausgebildet. Dabei wird ein Pneumatikkolben oszillierend bewegt und während des Setzvorgangs Hydraulikfluid über ein Saug- und Pumpventil gefördert. So lassen sich auch bei einem kompakt ausgebildeten Gerät hohe Drücke erzeugen.The pressure generator is designed in particular as a pneumatic-hydraulic pressure generator. A pneumatic piston is moved in an oscillating manner and hydraulic fluid is conveyed via a suction and pump valve during the setting process. In this way, high pressures can be generated even with a compact device.

Der Druckerzeuger ist über eine Schnellkupplung mit einem Nietaufsatz verbunden.The pressure generator is connected to a rivet attachment via a quick-release coupling.

Die Schnellkupplung kann ein selbstschließendes Hydraulikventil aufweisen. So kann Hydraulikfluid vom Druckerzeuger in die den Nietaufsatz gefördert werden.The quick coupling can have a self-closing hydraulic valve. In this way, hydraulic fluid can be conveyed from the pressure generator into the rivet attachment.

Alternativ kann die Schnellkupplung eine mechanische Schnittstelle, z.B. mit verschiebbaren Kolben umfassen, über die die vom Druckerzeuger so erzeugte Kraft zum Nietaufsatz weitergeleitet wird.Alternatively, the quick coupling can include a mechanical interface, e.g. with a movable piston, via which the force generated by the pressure generator is passed on to the rivet attachment.

Der Nietaufsatz ist das eigentliche Nietwerkzeug und umfasst den Arbeitskolben, über den die Zug- oder Pressvorrichtung bewegt wird. Das durch den Druckerzeuger bewegte Fluid fließt also während des Setzvorgangs in den Arbeitskolben und kann nach Beendigung des Arbeitsvorgangs zurückströmen.The rivet attachment is the actual riveting tool and includes the working piston, which is used to move the pulling or pressing device. The fluid moved by the pressure generator thus flows into the working piston during the setting process and can flow back after the working process has ended.

Das erfindungsgemäße System ist derart modular aufgebaut, dass über die Schnellkupplung mit dem selbstschließenden Hydraulikventil verschiedene Nietaufsätze, beispielsweise Blindnietaufsätze, Nietbügel etc., mit dem Druckerzeuger verbunden werden können.The system according to the invention has a modular structure in such a way that various rivet attachments, for example blind rivet attachments, rivet brackets, etc., can be connected to the pressure generator via the quick coupling with the self-closing hydraulic valve.

Die Kupplung kann insbesondere als Kugelkupplung ausgebildet sein. Über die Kugelkupplung wird eine zuverlässige mechanische Verbindung hergestellt.The coupling can be designed in particular as a ball coupling. A reliable mechanical connection is established via the ball coupling.

Es versteht sich, dass der Nietaufsatz mit einem entsprechenden Kupplungsstück versehen ist, was mit der Schnellkupplung verbunden werden kann.It goes without saying that the rivet attachment is provided with a corresponding coupling piece, which can be connected to the quick-release coupling.

Die Schnellkupplung ist vorzugsweise werkzeuglos bedienbar und kann insbesondere als Dreh- oder Schiebehülse ausgebildet sein.The quick coupling can preferably be operated without tools and can in particular be designed as a rotating or sliding sleeve.

Gemäß der Erfindung ist in einem Hydraulikbereich des Druckübersetzers ein Drucksensor angeordnet, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.According to the invention, a pressure sensor is arranged in a hydraulic area of the pressure booster, via which the force generated by the rivet attachment can be deduced.

Um direkt oder indirekt die Kraft zu bestimmen, wird also gemäß der Erfindung der Druck innerhalb des Hydraulikbereiches des Druckübersetzers verwendet.In order to determine the force directly or indirectly, the pressure within the hydraulic area of the pressure intensifier is used according to the invention.

Es hat sich herausgestellt, dass über die Messung des Pneumatikdrucks im Druckübersetzer die vom Nietgerät erzeugte Zug- oder Presskraft zuverlässig bestimmt werden kann.It has been found that the tensile or pressing force generated by the riveting tool can be reliably determined by measuring the pneumatic pressure in the pressure intensifier.

Über entsprechende Werte eines so bestimmbaren Kraft/Zeit- oder Kraft/Weg-Verlaufs kann ein Setzvorgang bewertet werden.A setting process can be evaluated via corresponding values of a force/time or force/displacement curve that can be determined in this way.

In der Prozessüberwachung sind dabei spezifisch für den jeweiligen Niet sowie den jeweiligen Nietaufsatz Toleranzbereiche hinterlegt, innerhalb denen der Setzvorgang liegen muss.In the process monitoring, tolerance ranges are stored specifically for the respective rivet and the respective rivet attachment, within which the setting process must lie.

Sofern im Sinne der Erfindung von einem Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlauf die Rede ist, versteht es sich, dass auch unmittelbar der Druck als Messgröße herangezogen werden kann, um den Setzvorgang zu bewerten, da dieser recht zuverlässig mit der Zug- oder Presskraft korreliert.If, within the meaning of the invention, a force-displacement or force-time curve is discussed, it goes without saying that the pressure can also be used directly as a measured variable in order to evaluate the setting process, since this is quite reliably linked to the tensile or pressing force correlated.

Die Messung des Drucks ist relativ einfach über einen Sensor zu realisieren und erfordert keinen Kraftaufnehmer an dem Nietaufsatz selbst.The pressure can be measured relatively easily using a sensor and does not require a force transducer on the rivet attachment itself.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Drucksensor an einem mit einem Hauptgehäuse des Druckerzeugers lösbar verbundenen Zwischenstück angeordnet.In a development of the invention, the pressure sensor is arranged on an intermediate piece that is detachably connected to a main housing of the pressure generator.

Die Verwendung eines Zwischenstücks ermöglicht auch eine einfache Nachrüstung von entsprechenden Nietgeräten mit einer Prozessüberwachung.The use of an adapter also makes it easy to retrofit corresponding riveting tools with process monitoring.

Dabei muss lediglich die Schnellkupplung abgenommen und anstelle der Schnellkupplung das Zwischenstück an dem Hauptgehäuse angebracht werden.In this case, only the quick coupling has to be removed and the adapter attached to the main housing instead of the quick coupling.

Die Schnellkupplung kann nunmehr wiederum mit dem Zwischenstück verbunden werden.The quick coupling can now in turn be connected to the intermediate piece.

Das Zwischenstück kann, da es lediglich die Schnellkupplung aufnehmen muss, kompakt ausgebildet sein, insbesondere eine Länge von weniger als 5 cm aufweisen.Since it only has to accommodate the quick coupling, the intermediate piece can be of compact design, in particular have a length of less than 5 cm.

Das Zwischenstück kann insbesondere mittels einer Schraubverbindung mit dem Hauptgehäuse sowie mit der Schnellkupplung verbunden sein.The intermediate piece can be connected to the main housing and to the quick-release coupling, in particular by means of a screw connection.

Der Drucksensor ist vorzugsweise als Absolutdrucksensor ausgebildet. Vorzugsweise wird als Sensormaterial Silizium, Quartz oder ein Metall verwendet. Insbesondere kann der Sensor einen piazoelektrischen Aufnehmer umfassen, insbesondere aus Zinkoxid oder Aluminiumnitrid. Alternativ kann es sich um einen Drucksensor mit einem Dehnmessstreifen handeln.The pressure sensor is preferably designed as an absolute pressure sensor. Silicon, quartz or a metal is preferably used as the sensor material. In particular, the sensor can comprise a piezoelectric sensor, in particular made of zinc oxide or aluminum nitride. Alternatively, it can be a pressure sensor with a strain gauge.

Der Drucksensor ist vorzugsweise fest mit dem Zwischenstück verbunden, insbesondere in das Zwischenstück eingeschraubt.The pressure sensor is preferably firmly connected to the intermediate piece, in particular screwed into the intermediate piece.

Vorzugsweise prüft die Prozessüberwachung anhand von zumindest zwei, vorzugsweise drei Zeitfenstern, ob die vom Nietaufsatz ausgeübte Kraft innerhalb eines abgespeicherten Toleranzbereiches liegt.The process monitoring preferably uses at least two, preferably three, time windows to check whether the force exerted by the rivet attachment is within a stored tolerance range.

Dabei kann insbesondere ein Fenster im elastischen Bereich liegen, in welchem die Kraft im Wesentlichen linear verläuft und in welchem das Hookesche Gesetz gilt.In particular, there can be a window in the elastic range in which the force runs essentially linearly and in which Hooke's law applies.

Ein weiteres Zeitfenster kann im plastischen Bereich liegen, in welchem sich der Niet anfängt zu verformen.Another time window can be in the plastic range, in which the rivet begins to deform.

Schließlich kann ein drittes Fenster im sogenannten Fließbereich liegen, in welchem das Material derart fließt, dass sich die Kurve wieder abflacht bis, wie bei einem Blindniet, die Abreißkraft erreicht wird bzw. bei Verwendung eines Nietbügels die Maximalkraft erreicht ist.Finally, a third window can be in the so-called flow area, in which the material flows in such a way that the curve flattens out again until, as with a blind rivet, the tear-off force is reached or, when using a rivet clip, the maximum force is reached.

Der Drucksensor hat vorzugsweise einen Messbereich bis mindestens 500 bar, vorzugsweise bis mindestens 800 bar.The pressure sensor preferably has a measuring range of up to at least 500 bar, preferably up to at least 800 bar.

Das Nietgerät ist insbesondere als Handnietgerät ausgebildet.The riveting tool is designed in particular as a hand-held riveting tool.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Betätigungshebel des Nietgerätes am Gehäuse des Druckerzeugers angeordnet.According to one embodiment of the invention, the actuating lever of the riveting tool is arranged on the housing of the pressure generator.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird also der Druckerzeuger mit der Hand mitgeführt und dient dabei zugleich als Betätigungsorgan.In this embodiment of the invention, the pressure generator is carried by hand and at the same time serves as an actuating element.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Druckerzeuger auch stationär angeordnet sein und über eine Hydraulikleitung mit einem Griffstück verbunden sein, welches das Betätigungsorgan sowie die Schnellkupplung für den Nietaufsatz umfasst.In another embodiment of the invention, the pressure generator can also be arranged in a stationary manner and can be connected via a hydraulic line to a grip that includes the actuating member and the quick-action coupling for the rivet attachment.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs, wobei insbesondere ein Nietgerät gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden kann.The invention also relates to a method for monitoring a riveting process, it being possible in particular to use a riveting tool according to an embodiment described above.

Das Verfahren dient der Überwachung des Setzens eines Stanzniets. Stanzniete werden insbesondere zum Verbinden von Blechpaarungen bei Karosserien verwendet. Diese haben den Vorteil, dass vor dem Verarbeiten des Niets keine Bohrung gesetzt werden muss. Der Niet stanzt sich insbesondere die erforderliche Öffnung in der Lochpaarung selbst aus.The method is used to monitor the setting of a punch rivet. Self-piercing rivets are used in particular to connect sheet metal pairs in car bodies. These have the advantage that no drilling has to be made before processing the rivet. In particular, the rivet punches out the required opening in the pair of holes itself.

Insbesondere ist der Stanzniet als Halbhohlniet ausgebildet. Ein derartiger Stanzhalbhohlniet stanzt in zumindest eine erste Blechlage ein Loch, wobei das Material des ausgestanzten Loches in den Hohlraum des Niets fließt und dort einen sogenannten Butzen bildet.In particular, the punch rivet is designed as a semi-tubular rivet. Such a punched semi-tubular rivet punches a hole in at least a first sheet metal layer, the material of the punched hole flowing into the cavity of the rivet and forming a so-called slug there.

Der sich auf der gegenüberliegenden Seite bildende Schließkopf bildet sich dadurch, dass der Kragen des Niets von der Matrize des Setzwerkzeugs verformt werden. Es ist dabei insbesondere bei Stanzhalbhohlnieten vorgesehen, dass die unterste Blechlage nicht durchgestanzt wird, sondern zu einem Teil des Schließkopfes umgeformt wird. Beim Setzen des Niets wird ein Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeitverlauf gemessen. Generell kann ein Setzvorgang dadurch bewertet werden, dass der Kraftverlauf des Setzens gemessen wird, wobei geprüft wird, ob der Kraftverlauf einem empirisch bestimmten oder errechneten Kraftverlauf entspricht (zuzüglich eines Toleranzfensters).The closing head formed on the opposite side is formed by the collar of the rivet being deformed by the die of the setting tool. It is provided, in particular in the case of stamped semi-tubular rivets, that the bottom sheet metal layer is not stamped through, but is formed into part of the closing head. When the rivet is set, a force-displacement and/or force-time curve is measured. In general, a setting process can be evaluated by measuring the force curve of the setting, with it being checked whether the force curve corresponds to an empirically determined or calculated force curve (plus a tolerance window).

Die Kraft kann beispielsweise gegen die Zeit aufgetragen werden. Dies ist besonders einfach, da am Setzwerkzeug kein Kraftaufnehmer, wie beispielsweise ein Dehnmessstreifen oder Piezosensor erforderlich ist.For example, the force can be plotted against time. This is particularly easy since no force transducer, such as a strain gauge or piezo sensor, is required on the setting tool.

Bei dem vorstehend erwähnten Nietgerät, welches als pneumatisch-hydraulische Pumpe arbeitet, kann zudem die Pumpfrequenz bauartbedingt festgelegt sein. Das heißt, die Pumpfrequenz verringert sich mit zunehmender Kraft nicht bzw. nicht nennenswert.In the case of the above-mentioned riveting device, which works as a pneumatic-hydraulic pump, the pumping frequency can also be fixed due to the type of construction. This means that the pumping frequency does not decrease or does not decrease appreciably with increasing force.

Es wird mithin ein Nietgerät vorzugsweise verwendet, bei welchem die Setzzeit proportional zum zurückgelegten Weg ist. So ist eine besonders einfache Auswertung möglich.A riveting tool is therefore preferably used in which the setting time is proportional to the distance covered. A particularly simple evaluation is thus possible.

Alternativ ist es auch möglich, das Setzgerät mit einem Wegsensor zu versehen. Gemäß der Erfindung wird empirisch oder durch Berechnung ein erstes Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster definiert und es wird geprüft, ob die Kraft innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in dem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.Alternatively, it is also possible to provide the setting tool with a displacement sensor. According to the invention, a first force-displacement and/or force-time window is defined empirically or by calculation and it is checked whether the force is within the specified tolerance range within a specified time interval.

Es wird also insbesondere die Zeit gemessen, ab der die Mindestsetzkraft im ersten Fenster erreicht ist, die vergeht, bis eine Maximalkraft erreicht ist, welche die Maximalkraft des ersten Fensters überschreitet.In particular, the time from which the minimum setting force is reached in the first window is therefore measured, which elapses until a maximum force is reached which exceeds the maximum force of the first window.

Durch das Kraft-Weg und/oder Kraft-Zeit-Fenster wird gemessen, ob die Kraft F während eines Zeitraums t zwischen einer Mindestkraft Fmin und einer Maximalkraft Fmax liegt. Wenn t in einem Sollbereich zwischen tmin und tmax liegt, ist der Nietvorgang während des Durchlaufens des ersten Fensters in Ordnung.The force-displacement and/or force-time window is used to measure whether the force F lies between a minimum force Fmin and a maximum force Fmax during a period of time t. If t is in a target range between tmin and tmax, the rivet is Operation OK while traversing the first window.

Der Erfindung liegt diesbezüglich die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Stanzniet, insbesondere bei einem Stanzhalbhohlniet, die Kraft zunächst ansteigt, wenn der Niet die Blechpaarung einstanzt. Durch das Fließen des Materials und/oder durch das Durchstanzen einer ersten Blechlage fällt die Kraft sodann aber wieder ab, um sodann wieder bis zu einem Maximalwert anzusteigen, an welchem sich der Schließkopf gebildet hat.In this regard, the invention is based on the knowledge that in the case of a punch rivet, in particular in the case of a punched semi-tubular rivet, the force initially increases when the rivet punches in the pair of metal sheets. However, due to the flow of the material and/or the punching through of a first layer of sheet metal, the force then drops again, only to then increase again up to a maximum value at which the closing head has formed.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine Bewertung dieses ersten Zeitfensters bei der Verarbeitung von Stanznieten elementar ist.It has been shown that an evaluation of this first time window in particular is elementary when processing self-piercing rivets.

Sodann wird in einem zweiten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, in dem sich ein Schließkopf bildet, geprüft, ob das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.Then, in a second force-displacement and/or force-time window, in which a closing head forms, it is checked whether the second force-displacement and/or force-time window is within a predetermined tolerance range.

In dem zweiten Fenster wird also ebenfalls geprüft, ob eine Kraft innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches über einen vorgegebenen Zeitraum erreicht wird.In the second window, it is also checked whether a force is reached within a specified tolerance range over a specified period of time.

Wird beispielsweise ein schließkopfseitig defekter Stanzniet verarbeitet, kann die Kraft sprunghaft ansteigen. Bei Verwendung beispielsweise einer nicht geeigneten Matrize, welche beispielsweise einen zu großen Hohlraum hat, steigt dagegen die Kraft am Ende des Setzvorgangs zu langsam an bzw. die vorgegebene Maximalkraft wird erst gar nicht erreicht.If, for example, a punch rivet that is defective on the closing head side is processed, the force can increase dramatically. If, for example, an unsuitable die is used, which for example has too large a cavity, the force at the end of the setting process increases too slowly or the specified maximum force is not reached at all.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein drittes Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster vorgesehen, welches das erste und das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster überlappt. Das dritte Fenster kann insbesondere den gesamten Setzvorgang vom Beginn des Stanzens bis zum Ausbilden eines Schließkopfes umfassen.In a development of the invention, a third force-displacement and/or force-time window is provided, which overlaps the first and the second force-displacement and/or force-time window. The third window can in particular include the entire setting process from the beginning of the punching to the formation of a closing head.

Es versteht sich, dass bei dem dritten Fenster der Bereich zwischen Fmin und Fmax höher ist als bei dem ersten und bei dem zweiten Fenster. Das dritte Messfenster beginnt insbesondere mit Erreichen der Mindestkraft Fmin für das erste Messfenster und endet mit dem Erreichen der Maximalkraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs, also wenn sich der Schließkopf ausgebildet hat.It is understood that for the third window the range between Fmin and Fmax is higher than for the first and second windows. The third measurement window begins in particular when the minimum force Fmin for the first measurement window is reached and ends when the maximum force Fmax is reached at the end of the setting process, ie when the closing head has formed.

Auch dieses Zeitintervall muss zum jeweiligen Setzvorgang passen, wodurch weitere mögliche Fehler im Setzvorgang erfasst werden können.This time interval must also match the respective setting process, which means that other possible errors in the setting process can be detected.

Wird der Setzvorgang nicht in einem der drei Messfenster ausgeführt, so kann das Nietgerät eine Fehlermeldung generieren.If the setting process is not carried out in one of the three measuring windows, the riveting tool can generate an error message.

Weiter kann insbesondere auch der Setzvorgang vor dessen Beendigung abgebrochen werden, insbesondere wenn das erste Messfenster nicht im vorgegebenen Toleranzbereich liegt.In addition, the setting process can in particular also be aborted before it is completed, in particular if the first measurement window is not within the specified tolerance range.

Wie bereits eingangs erwähnt, können die Kraft-Weg- bzw. Kraft-Zeit-Fenster empirisch bestimmt werden. Dabei wird mit einer bestimmten Blechpaarung und einem bestimmten Niet eine Testreihe durchgeführt und anhand der Testreihe der Toleranzbereich für die Messfenster bestimmt.As already mentioned at the beginning, the force-displacement or force-time window can be determined empirically. A series of tests is carried out with a specific pair of metal sheets and a specific rivet and the tolerance range for the measuring window is determined on the basis of the test series.

Alternativ oder in Kombination können derartige Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verläufe aber auch errechnet werden, insbesondere anhand der verwendeten Blechsorten. Dabei können die Bleche beispielsweise in verschiedene Gruppen unterteilt werden, beispielsweise Stahl, Aluminium und des Weiteren auch eine Unterteilung anhand der Festigkeit stattfinden.Alternatively or in combination, such force-displacement and/or force-time curves can also be calculated, in particular based on the types of sheet metal used. The sheets can be divided into different groups, for example steel, aluminum and also subdivided based on strength.

Vorzugsweise wird das Verfahren derart durchgeführt, dass auf dem Nietgerät ein Programm ausgeführt wird.The method is preferably carried out in such a way that a program is run on the riveting tool.

In einem ersten Schritt kann der Benutzer die verwendete Blechpaarung in das Gerät eingeben.In a first step, the user can enter the pair of sheets used into the device.

Es versteht sich, dass je nach Blechpaarung ein entsprechend angepasster Niet verwendet werden muss. Insbesondere bei Stanzhalbhohlnieten muss der Niet mit recht hoher Genauigkeit zur Dicke der verwendeten Blechpaarung passen.It goes without saying that a suitably adapted rivet must be used depending on the sheet metal pairing. In the case of punched semi-tubular rivets in particular, the rivet must match the thickness of the pair of metal sheets used with a high degree of accuracy.

Im Speicher des Geräts können hierzu bereits Vorschläge für geeignete Niete hinterlegt sein, aus denen der Benutzer auswählen kann.For this purpose, suggestions for suitable rivets from which the user can select can already be stored in the memory of the device.

Die Eingabe des verwendeten Niets kann manuell erfolgen. Weiter ist ebenso denkbar, den verwendeten Niet automatisiert einzulesen, beispielsweise über einen Barcode oder einen RFID-Chip auf der Verpackung, aus welcher der Niet entnommen wird.The rivet used can be entered manually. It is also conceivable to automatically read in the rivet used, for example via a barcode or an RFID chip on the packaging from which the rivet is removed.

Sofern der Niet nicht zur Verwendung bei der eingegebenen Blechpaarung geeignet ist, generiert das Nietgerät eine entsprechende Meldung und weist den Benutzer darauf hin, dass die Verwendung dieses Niets nicht zulässig ist.If the rivet is not suitable for use with the sheet metal pairing entered, the riveting tool generates an appropriate message and informs the user that the use of this rivet is not permitted.

Auch können auf dem Gerät Informationen bezüglich der zu verwendenden Matrize hinterlegt sein. So kann auf dem Display des Nietgeräts beispielsweise angezeigt werden, welche Matrize für den ausgewählten Niet verwendet werden muss.Information regarding the matrix to be used can also be stored on the device. For example, the display of the riveting tool can show which die has to be used for the selected rivet.

Auf Basis von Blechpaarung und Niet werden die Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster für den sodann durchzuführenden Messvorgang generiert. Diese können, wie vorstehend ausgeführt, als empirisch generierter Datensatz direkt auf dem Gerät hinterlegt sein. Weiter kann das Nietgerät auch einen Algorithmus umfassen, welcher anhand jeweiliger Blechpaarung und jeweiligem Niet die Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster berechnet.The force-displacement and/or force-time window for the measurement process to be carried out is then generated on the basis of the sheet metal pairing and the rivet. As explained above, these can be stored directly on the device as an empirically generated data set. Furthermore, the riveting device can also include an algorithm which calculates the force-displacement and/or force-time window based on the respective sheet metal pairing and the respective rivet.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Nietgerät, welches zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.The invention also relates to a riveting tool which is designed to carry out the method described above.

Das Nietgerät einen Speicher sowie einen Prozessor umfassen. Auf dem Speicher sind Datensätzen zu den Kraft-Zeit- und/oder Kraft-Weg-Fenstern hinterlegt und/oder, um ein Algorithmus, um diese zu berechnen. Weiter kann das Nietgerät eine Display umfassen. Dieses kann insbesondere als Touch-Screen ausgebildet sein.The riveting device includes a memory and a processor. Data sets relating to the force-time and/or force-displacement windows are stored in the memory and/or an algorithm is used to calculate them. The riveting tool can also include a display. This can be designed in particular as a touch screen.

Figurenlistecharacter list

Die Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen 1 bis 4 näher erläutert werden.

  • 1 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Druckerzeugers.
  • 2 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Nietaufsatzes.
  • 3 ist eine schematische Darstellung eines gesetztes Stanzhalbhohlniets.
  • 4 zeigt schematisch einen typischen Kraft-Zeit-Verlauf.
  • 5 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
The invention is intended below with reference to an exemplary embodiment using the drawings 1 until 4 be explained in more detail.
  • 1 12 is a side view of an embodiment of a pressure generator.
  • 2 Figure 12 is a side view of one embodiment of a rivet cap.
  • 3 Figure 12 is a schematic representation of a set punch semi-tubular rivet.
  • 4 shows a typical force-time curve.
  • 5 FIG. 12 is a flowchart of an embodiment of a method according to the invention.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

1 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiels eines Druckerzeugers 1, welcher in Kombination mit dem in 2 dargestellten Nietaufsatz 30 zu einem Nietgerät gekoppelt werden kann. 1 shows a side view of an embodiment of a pressure generator 1, which in combination with the 2 shown rivet attachment 30 can be coupled to a riveting tool.

Der Druckerzeuger 1 umfasst ein Hauptgehäuse 2 mit einem Pneumatikanschluss 3.The pressure generator 1 comprises a main housing 2 with a pneumatic connection 3.

In dem Hauptgehäuse befindet sich ein oszillierend bewegter Pneumatikkolben, welcher einen Hydraulikkolben antreibt. Der Druckerzeuger ist also als pneumatisch hydraulische Pumpe ausgebildet, insbesondere im Wesentlichen, wie es in der EP 3 360 647 A1 beschrieben ist.In the main housing there is an oscillating moving pneumatic piston, which drives a hydraulic piston. The pressure generator is therefore designed as a pneumatic-hydraulic pump, in particular essentially as shown in FIG EP 3 360 647 A1 is described.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also der komplette Druckerzeuger 1 von Hand mitgeführt.In this exemplary embodiment, the complete pressure generator 1 is carried along by hand.

Bei einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckerzeuger dagegen stationär angeordnet und mittels eines Hydraulikschlauchs mit einem Griffstück verbunden.In another exemplary embodiment, not shown here, the pressure generator is arranged in a stationary manner and is connected to a handle by means of a hydraulic hose.

Der Druckerzeuger 1 umfasst eine Schnellkupplung 5.The pressure generator 1 includes a quick coupling 5.

Die Schnellkupplung 5 ist als Kugelkupplung ausgebildet und umfasst ein integriertes selbstschließendes Hydraulikventil.The quick coupling 5 is designed as a ball coupling and includes an integrated self-closing hydraulic valve.

Die Schnellkupplung 5 kann beispielsweise als Schiebehülse ausgebildet sein.The quick coupling 5 can be designed as a sliding sleeve, for example.

So wird die Hülse der Schnellkupplung 5 aus der hier dargestellten Position in proximaler Richtung gezogen, um den Nietaufsatz abkoppeln zu können.The sleeve of the quick coupling 5 is pulled in the proximal direction from the position shown here in order to be able to uncouple the rivet attachment.

Zwischen dem Hauptgehäuse 2 und der Schnellkupplung 5 befindet sich ein Zwischenstück 10, welches für die Prozessüberwachung vorgesehen ist.Between the main housing 2 and the quick coupling 5 there is an intermediate piece 10 which is provided for process monitoring.

Das Zwischenstück ist am Hauptgehäuse 2 angeschraubt.The intermediate piece is bolted to the main body 2.

Seinerseits umfasst das Zwischenstück 10 ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde, für die Schnellkupplung 5 mit dem selbstschließenden Hydraulikventil.For its part, the intermediate piece 10 includes a thread, in particular an internal thread, for the quick coupling 5 with the self-closing hydraulic valve.

Durch das Zwischenstück wird also quasi der zur Schnellkupplung 5 führende Kanal für Hydraulikfluid verlängert.The channel for hydraulic fluid leading to the quick coupling 5 is thus lengthened by the intermediate piece.

Dieser axiale Kanal 11 ist schematisch als gestrichelte Linie eingezeichnet.This axial channel 11 is shown schematically as a dashed line.

Von dem Kanal 11 geht in radialer Richtung ein Kanal 12 bis zum Drucksensor 22.A channel 12 extends in the radial direction from the channel 11 to the pressure sensor 22.

Der Kanal 12 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel zunächst radial nach außen und ist dann in proximaler Richtung abgewinkelt.In this exemplary embodiment, the channel 12 initially runs radially outwards and is then angled in the proximal direction.

Dies hat den Vorteil, dass der Drucksensor 20 in etwa parallel zum Hauptgehäuse 2 angeordnet sein kann.This has the advantage that the pressure sensor 20 can be arranged approximately parallel to the main housing 2 .

Der Drucksensor kann sich insbesondere in einem Ausleger 13 befinden, welcher seitlich in proximaler Richtung abgewinkelt ist.The pressure sensor can be located in particular in an extension arm 13 which is angled laterally in the proximal direction.

Diese Anordnung ist kompakt und schützt den Drucksensor 20 vor Beschädigungen.This arrangement is compact and protects the pressure sensor 20 from damage.

Der Drucksensor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubsensor ausgebildet und umfasst ein Gewinde 21, welches in das Zwischenstück 10 geschraubt ist.The pressure sensor 20 is designed as a screw sensor in this embodiment and comprises a thread 21 which is screwed into the intermediate piece 10.

Weiter umfasst der Drucksensor 20 einen Ausgang 22, in welchem das Signal des Drucksensors 20 abgegriffen und an eine externe Einheit weitergeleitet werden kann.The pressure sensor 20 also includes an output 22, in which the signal from the pressure sensor 20 can be picked up and forwarded to an external unit.

Statt eines derartigen elektrischen Anschlusses 22 kann bei einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch ein Drucksensor verwendet werden, welcher über eine drahtlose Kommunikationseinrichtung mit einer Prozessüberwachungseinrichtung kommuniziert.Instead of such an electrical connection 22, in an exemplary embodiment not shown here, a pressure sensor can also be used, which communicates with a process monitoring device via a wireless communication device.

Die eigentliche Prozessüberwachungseinrichtung, welche vorzugsweise einen Bildschirm umfasst, ist hier nicht dargestellt. Derartige Prozessüberwachungseinrichtungen sind allerdings bekannt und können insbesondere auch als Mobilgerät ausgebildet sein.The actual process monitoring device, which preferably includes a screen, is not shown here. However, such process monitoring devices are known and can in particular also be embodied as mobile devices.

Innerhalb der Prozessüberwachungseinrichtung sind die entsprechenden Parameter für die verschiedenen Niete gespeichert.The corresponding parameters for the various rivets are stored within the process monitoring device.

Sofern ein Setzvorgang nicht innerhalb der abgespeicherten Sollwerte liegt, kann die Prozessüberwachungseinrichtung ein entsprechendes Signal (optisch oder akustisch) ausgeben und/oder eine Fehlermeldung anzeigen.If a setting process is not within the stored target values, the process monitoring device can output a corresponding signal (optical or acoustic) and/or display an error message.

2 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Nietaufsatzes 30. 2 shows a side view of an embodiment of a rivet attachment 30.

Der Nietaufsatz 30 ist als Blindnietaufsatz ausgebildet.The rivet attachment 30 is designed as a blind rivet attachment.

Dieser umfasst eine Kupplung 31, welche ebenfalls ein selbstschließendes Hydraulikventil aufweist und welche eine Nut umfasst, in der im zusammengesetzten Zustand die Kugeln der Schnellkupplung des Druckerzeugers greifen.This includes a coupling 31, which also has a self-closing hydraulic valve and which includes a groove in which the balls of the quick coupling of the pressure generator engage when assembled.

Der Nietaufsatz umfasst des Weiteren ein Gehäuse 32, in dem sich der Arbeitsraum eines Hydraulikkolbens befindet, über den die Zugvorrichtung des Blindnietaufsatzes betrieben wird.The rivet attachment also includes a housing 32 in which the working chamber of a hydraulic piston is located, via which the pulling device of the blind rivet attachment is operated.

Die Klausen zum Fassen des Nietstiftes befinden sich in herkömmlicher Weise in einem mit dem Gehäuse 32 verbundenen Kopfstück 33.The claws for holding the rivet pin are located in a conventional manner in a head piece 33 connected to the housing 32.

Das Gehäuse 32 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Schwenklager 34 verschwenkbar. Das Schwenklager umfasst eine Drehdurchführung für Hydraulikfluid.In this exemplary embodiment, the housing 32 can be pivoted via a pivot bearing 34 . The swivel bearing includes a rotary feedthrough for hydraulic fluid.

So können auf vereinfachte Weise auch schwer zugängliche Stellen erreicht werden.In this way, even hard-to-reach places can be reached in a simplified manner.

3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen bereits verarbeiteten Stanzhalbhohlniet, bezüglich dessen das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um den Setzvorgang zu bewerten. 3 shows a semitubular punched rivet that has already been processed in a schematic sectional view, with respect to which the method according to the invention is used to evaluate the setting process.

Der Stanzhalbhohlniet 40 umfasst einen ringförmigen Abschnitt, welcher das Blech durchstanzt und welcher am Ende des Setzvorgangs einen Schließkopf 43 bildet.The punched semi-tubular rivet 40 comprises an annular section which punches through the metal sheet and which forms a closing head 43 at the end of the setting process.

Wie in der Darstellung gemäß 3 zu erkennen, durchstanzt der Stanzhalbhohlniet 40 eine erste Lage 41 des Bleches vollständig. Es bildet sich dabei ein Butzen 44, welcher am Ende des Setzvorgangs in dem Hohlraum des Stanzhalbhohlniets 40 angeordnet ist.As per the illustration 3 as can be seen, the punched semi-tubular rivet 40 completely punches through a first layer 41 of the metal sheet. A slug 44 is formed, which is arranged in the cavity of the punched semi-tubular rivet 40 at the end of the setting process.

Der Schließkopf wird in diesem Ausführungsbeispiel sowohl durch Material des Niets 40, durch den Butzen 44 und durch das umgeformte Blech der unteren Blechlage 42 gebildet.In this exemplary embodiment, the closing head is formed by the material of the rivet 40 , by the slug 44 and by the formed sheet metal of the lower sheet metal layer 42 .

4 zeigt in einer schematischen Grafik den Zeit-KraftVerlauf beim Setzen des Niets. 4 shows the time-force curve when setting the rivet in a schematic graphic.

Auf der x-Achse ist dimensionslos die Zeit und auf der y-Achse dimensionslos die Kraft aufgetragen.The time is plotted dimensionlessly on the x-axis and the force is plotted dimensionlessly on the y-axis.

Systembedingt ist in dieser Darstellung der Kraftverlauf während des Setzvorgangs von rechts nach links aufgetragen.Due to the system, the course of the force during the setting process is plotted from right to left in this representation.

Beginnend von rechts endet der Setzvorgang mit einer Maximalkraft, bei der sich der Schließkopf gebildet hat. Die Maximalkraft ist vorzugsweise beim Nietgerät einstellbar und wird je nach Niet- und Blechpaarung angepasst.Starting from the right, the setting process ends with a maximum force at which the closing head has formed. The maximum force can preferably be set on the riveting tool and is adjusted depending on the pairing of the rivet and sheet metal.

Beginnend von rechts steigt die Kraft zunächst an, wenn der Stanzniet die Blechpaarung trifft und anfängt, das Blech zu stanzen.Starting from the right, the force initially increases as the self-pierce rivet hits the pair of sheets and begins to punch the sheet.

Bei einem Stanzniet, insbesondere bei einem Stanzhalbhohlniet, fällt sodann innerhalb des ersten Kraftfensters die Kraft wieder ab, insbesondere wenn die erste Blechlage durchstanzt ist.In the case of a punch rivet, in particular in the case of a semi-tubular punch rivet, the force then drops again within the first force window, in particular when the first sheet metal layer has been punched through.

Es hat sich herausgestellt, dass die Zeit t1, innerhalb der die Kraft im ersten Kraftfenster liegt, entscheidend für die Bewertung des Setzvorgangs eines Stanzhalbhohlniets ist. Es ist eine Mindestzeit und eine Maximalzeit für t1 (und auch t2 und t3, nicht dargestellt) definiert.It turned out that the time t1, within which the force lies in the first force window, is decisive for the assessment of the setting process of a semi-tubular punch rivet. A minimum time and a maximum time for t1 (and also t2 and t3, not shown) are defined.

Liegt t1 nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, also beispielsweise, wenn die Maximalkraft des ersten Fensters frühzeitig überschritten wird, so wird der Setzvorgang als fehlerhaft bewertet.If t1 is not within a predetermined time interval, for example if the maximum force of the first window is exceeded early, the setting process is evaluated as faulty.

Sodann erfolgt ein Bereich plastischer, annähernd linearer Verformung, bis das zweite, obere Kraftfenster erreicht wird, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet.A region of plastic, approximately linear deformation then occurs until the second, upper force window is reached, within which the closing head forms.

Am Ende des Setzvorgangs verringert sich der Kraftanstieg bezogen auf die Zeit (oder den Weg), da nunmehr Material in die Matrize fließt, in die der Schließkopf gebildet wird. Mit Erreichen einer definierten Maximalkraft wird der Setzvorgang beendet.At the end of the setting process, the increase in force over time (or distance) decreases as material is now flowing into the die in which the closing head is formed. The setting process ends when a defined maximum force is reached.

Das zweite Kraftfenster definiert einen Zeitintervall t2, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet. t2 muss also ebenfalls in einem vorgegebenen Intervall liegen.The second force window defines a time interval t2 within which the closure head forms. t2 must also be within a specified interval.

Wird beispielsweise eine falsche Matrize verwendet, bei der der Hohlraum für den Schließkopf zu groß ist, steigt die Kraft im zweiten Kraftfenster zu langsam an.For example, if the wrong die is used, where the cavity is too large for the closing head, the force in the second force window will increase too slowly.

Weiter wird durch die Erfindung ein drittes Fenster definiert, welches hier als Weg-Zeit-Fenster gekennzeichnet ist.Furthermore, a third window is defined by the invention, which is identified here as a distance-time window.

Das dritte Fenster wird durch die Zeit t3 definiert. Dies ist die Zeitspanne vom Erreichen der Minimalkraft des ersten Kraftfensters bis zum Erreichen der vorgegebenen Maximalkraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs.The third window is defined by time t3. This is the period of time from reaching the minimum force of the first force window until reaching the specified maximum force Fmax at the end of the setting process.

Auch t3 muss in einem vorgegebenen Bereich liegen. Aufgrund von Toleranzen ist die Maximalkraft des zweiten und dritten Fensters größer als Kraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs.t3 must also be within a specified range. Due to tolerances, the maximum force of the second and third window is greater than force Fmax at the end of the setting process.

t2 und t3 können entweder bis zum Erreichen der Kraft Fmax gemessen werden, oder bis das Nietgerät etwas zeitverzögert beim Erreichen der Kraft Fmax den Setzvorgang beendet.t2 and t3 can either be measured until the force Fmax is reached, or until the riveting tool ends the setting process with a slight delay when the force Fmax is reached.

Das Flussdiagramm gemäß 5 zeigt schematisch, wie beim Nietgerät die in 4 dargestellte Bewertung des Setzvorgangs vom Benutzer gestartet wird. Der Benutzer gibt zunächst eine Blechpaarung ein, also insbesondere die Dicke und die Art der zu vernietenden Bleche.The flow chart according to 5 shows schematically how the riveting tool in 4 shown assessment of the setting process is started by the user. The user first enters a sheet metal pairing, in particular the thickness and type of sheet metal to be riveted.

Sodann wird ein Niet entweder händisch eingegeben oder vom Gerät eingelesen.A rivet is then either entered manually or read in by the device.

Ist der Niet nicht geeignet, wird eine Fehlermeldung generiert, die den Benutzer darauf hinweist.If the rivet is not suitable, an error message will be generated advising the user.

Falls der Niet geeignet ist, wird ein Datensatz mit erstem, zweiten und dritten Kraftfenster generiert oder aus einem empirisch bestimmten Datensatz eingelesen.If the rivet is suitable, a first, second and third force window data set is generated or read from an empirically determined data set.

Dieser Datensatz entspricht der Darstellung gemäß 4.This data set corresponds to the representation according to 4 .

Sodann wird der Setzvorgang durchgeführt, wobei automatisiert kontrolliert wird, ob die gemäß 4 vorgegebenen Wertebereiche für t1 t2 und t3 im jeweiligen Fenster eingehalten werden.
Ist dies der Fall, wird der Setzvorgang positiv bewertet, z.B. indem über das Display des Nietgeräts angezeigt wird, dass der Setzvorgang in Ordnung ist.
Then the setting process is carried out, which is automatically checked whether according to 4 specified value ranges for t1 t2 and t3 in the respective window are observed.
If this is the case, the setting process is evaluated positively, for example by the display of the riveting tool showing that the setting process is OK.

Ist dies nicht der Fall, wird dies ebenfalls vom Nietgerät angezeigt.If this is not the case, this is also indicated by the riveting tool.

Das Nietgerät kann einen Speicher umfassen, in welchem die Werte jedes einzelnen Setzvorgangs gespeichert werden. So kann im Rahmen einer Qualitätssicherung die Güte jedes einzelnen Setzvorgangs dokumentiert werden.The riveting tool can include a memory in which the values of each individual setting operation are stored. In this way, the quality of each individual setting process can be documented as part of quality assurance.

Durch die Erfindung konnte eine zuverlässige Prozessüberwachung auch bei Nietgeräten mit einem separaten Druckerzeuger ermöglicht werden.The invention made it possible to reliably monitor the process even in the case of riveting tools with a separate pressure generator.

Bezugszeichenlistereference list

11
Druckerzeugerpressure generator
22
Hauptgehäusemain body
33
Pneumatikanschlusspneumatic connection
44
Betätigungsorganactuator
55
Schnellkupplungquick coupling
1010
Zwischenstückspacer
1111
axialer Kanalaxial canal
1212
Kanal zum Drucksensorchannel to the pressure sensor
1313
Auslegerboom
2020
Drucksensorpressure sensor
2121
Gewindethread
2222
AnschlussConnection
3030
Nietaufsatzrivet attachment
3131
Kupplungcoupling
3232
Gehäuse für den Arbeitskolben des NietaufsatzesHousing for the working piston of the rivet attachment
3333
Kopfstückheadpiece
3434
Schwenklagerswivel bearing
4040
Halbhohlnietsemi-tubular rivet
4141
1. Lage1st layer
4242
2. Lage2nd layer
4343
Schließkopflocking head
4444
Butzenhickeys

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 10248298 A1 [0002]DE 10248298 A1 [0002]
  • EP 3360647 A1 [0007, 0084]EP 3360647 A1 [0007, 0084]

Claims (15)

Nietgerät mit einer Prozessüberwachung, umfassend einen Druckerzeuger, welcher über eine Schnellkupplung mit einem Nietaufsatz verbunden ist, wobei in einem Hydraulikbereich des Druckerzeugers ein Drucksensor angeordnet ist, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.Riveting device with process monitoring, comprising a pressure generator which is connected to a rivet attachment via a quick coupling, a pressure sensor being arranged in a hydraulic area of the pressure generator, via which the force generated by the rivet attachment can be deduced. Nietgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor an einem mit einem Hauptgehäuse des Druckerzeugers lösbar verbundenen Zwischenstück angeordnet ist.Riveting tool according to the preceding claim, characterized in that the pressure sensor is arranged on an intermediate piece which is detachably connected to a main housing of the pressure generator. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung ein selbstschließenden Hydraulikventil umfasst.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the quick coupling comprises a self-closing hydraulic valve. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung an dem Zwischenstück angeordnet ist, insbesondere lösbar mit dem Zwischenstück verbunden ist.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the quick coupling is arranged on the intermediate piece, in particular is releasably connected to the intermediate piece. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessüberwachung anhand eines Druck-Zeit-Verlaufs prüft, ob ein Nietvorgang innerhalb eines eingespeicherten Toleranzbereichs liegt.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the process monitoring uses a pressure-time curve to check whether a riveting process is within a stored tolerance range. Nietgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessüberwachung anhand von zumindest zwei, vorzugsweise drei Zeitfenstern prüft, ob die vom Nietaufsatz ausgeübte Kraft innerhalb eines abgespeicherten Bereiches liegt.Riveting tool according to the preceding claim, characterized in that the process monitoring uses at least two, preferably three, time windows to check whether the force exerted by the rivet attachment is within a stored range. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor in das Gehäuse, insbesondere das Zwischenstück von außen eingeschraubt ist.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor is screwed into the housing, in particular the intermediate piece, from the outside. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor einen Messbereich bis mindestens 500 bar, vorzugsweise bis mindestens 800 bar, aufweist.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure sensor has a measuring range of up to at least 500 bar, preferably up to at least 800 bar. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger als pneumatisch-hydraulisch arbeitende Pumpe ausgebildet ist, wobei ein Pneumatikkolben oszillierend bewegt wird, der einen Hydrauklikkolben antreibt, welcher seinerseits über ein Druck- und Saug-Ventil Hydraulikfluid in den Nietaufsatz pumpt.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure generator is designed as a pneumatic-hydraulic pump, with a pneumatic piston being moved in an oscillating manner, which drives a hydraulic piston, which in turn pumps hydraulic fluid into the riveting attachment via a pressure and suction valve. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietgerät als Handnietgerät ausgebildet ist, und/oder dass das Zwischenstück einen axial verlaufenden Fluidkanal aufweist, von welchem quer, insbesondere senkrecht, ein Kanal abgeht, der zum Drucksensor führt.Riveting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the riveting tool is designed as a hand-held riveting tool and/or that the intermediate piece has an axial fluid channel from which a channel leads transversely, in particular vertically, leading to the pressure sensor. Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs, insbesondere mit einem Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei beim Setzen eines Stanzniets, insbesondere eines Halbhohlniets, ein Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verlauf gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verlauf in zumindest einem ersten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, in welchem der Niet eine Blechpaarung stanzt, geprüft wird, ob das erste Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt, und dass in einem zweiten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, in dem sich ein Schließkopf bildet, geprüft wird, ob das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.Method for monitoring a riveting process, in particular with a riveting tool according to one of the preceding claims, wherein when setting a punch rivet, in particular a semi-tubular rivet, a force-displacement and / or force-time profile is measured, characterized in that the force-displacement - and/or force-time profile in at least a first force-displacement and/or force-time window, in which the rivet punches a pair of metal sheets, it is checked whether the first force-displacement and/or force-time window is in a predetermined tolerance range, and that in a second force-displacement and/or force-time window, in which a closure head forms, it is checked whether the second force-displacement and/or force-time Window is within a specified tolerance range. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, welches das erste und das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster überlappt, geprüft wird, ob dieses in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.Method according to the preceding claim, characterized in that in a third force-displacement and/or force-time window, which overlaps the first and the second force-displacement and/or force-time window, it is checked whether this is within a specified tolerance range. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster mit Erreichen einer Mindestkraft des ersten Fensters beginnt und mit Erreichen einen vorgegeben Maximalkraft endet.Method according to the preceding claim, characterized in that the third force-displacement and/or force-time window begins when a minimum force of the first window is reached and ends when a predetermined maximum force is reached. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten, zweiten und/oder dritten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster eine Zeit t1, t2 und/oder t3 zugeordnet wird, wobei der Setzvorgang als fehlerhaft bewertet wird, wenn t1, t2 oder t3 nicht in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a time t1, t2 and/or t3 is assigned to the first, second and/or third force-displacement and/or force-time window, with the setting process being evaluated as faulty , if t1, t2 or t3 is not within a specified tolerance range. Nietgerät, umfassend einen Speicher sowie einen Prozessor, wobei das Nietgerät ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.Riveting tool, comprising a memory and a processor, wherein the riveting tool is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.
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